Tubo de raios catódicos

Um tubo de raios catódicos ( CRT ) é um tubo de vácuo contendo um ou mais canhões de elétrons , que emitem feixes de elétrons que são manipulados para exibir imagens em uma tela fosforescente . ^[2] As imagens podem representar formas de ondas elétricas ( osciloscópio ), imagens ( aparelho de televisão , monitor de computador ), alvos de radar ou outros fenômenos. Um CRT em um aparelho de televisão é comumente chamado de tubo de imagem . CRTs também têm sido usados ​​como dispositivos de memória, caso em que a tela não se destina a ser visível para um observador. O termo raio catódico foi usado para descrever feixes de elétrons quando foram descobertos, antes de se entender que o que era emitido pelo cátodo era um feixe de elétrons.

Em televisores CRT e monitores de computador, toda a área frontal do tubo é varrida repetida e sistematicamente em um padrão fixo denominado raster . Em dispositivos coloridos, uma imagem é produzida controlando a intensidade de cada um dos três feixes de elétrons , um para cada cor primária aditiva (vermelho, verde e azul) com um sinal de vídeo como referência. ^[3] Nos monitores e televisores CRT modernos, os feixes são curvados por deflexão magnética , usando um jugo de deflexão . A deflexão eletrostática é comumente usada em osciloscópios . ^[3]

Um CRT é um envelope de vidro profundo (ou seja, longo da face frontal da tela até a extremidade traseira), pesado e frágil. O interior é evacuado para 0,01 pascal (1 × 10 ^-7  atm) ^[4] a 0,1 micropascais (1 × 10 ^-12  atm) ou menos, ^[5] para facilitar o vôo livre de elétrons da (s) arma (s) para o face do tubo sem dispersão devido a colisões com moléculas de ar. Como tal, manusear um CRT acarreta o risco de implosão violenta que pode lançar vidro em grande velocidade. A face é normalmente feita de vidro grosso de chumbo ou vidro especial de bário-estrôncio para ser resistente a estilhaços e bloquear a maioria dos raios X.emissões. Os CRTs representam a maior parte do peso das TVs CRT e monitores de computador. ^{[6] [7]}

Desde meados dos anos 2000, os CRTs foram substituídos por tecnologias de tela plana, como LCD , tela de plasma e telas OLED , que são mais baratas de fabricar e operar, além de serem significativamente mais leves e menos volumosas. Os monitores de tela plana também podem ser feitos em tamanhos muito grandes, enquanto 40 pol. (100 cm) a 45 pol. (110 cm) ^[8] era aproximadamente o maior tamanho de um CRT. ^[9]

Um CRT funciona aquecendo eletricamente uma bobina de tungstênio ^[10] que por sua vez aquece um cátodo na parte traseira do CRT, fazendo com que ele emita elétrons que são modulados e focados por eletrodos. Os elétrons são direcionados por bobinas ou placas de deflexão, e um ânodo os acelera em direção à tela revestida de fósforo , que gera luz quando atingida pelos elétrons. ^{[11] [12] [13]}

História

Descobertas

Os raios catódicos foram descobertos por Julius Plücker e Johann Wilhelm Hittorf . ^[14] Hittorf observou que alguns raios desconhecidos foram emitidos do cátodo (eletrodo negativo) que poderiam lançar sombras na parede brilhante do tubo, indicando que os raios estavam viajando em linhas retas. Em 1890, Arthur Schuster demonstrou que os raios catódicos poderiam ser desviados por campos elétricos , e William Crookes mostrou que eles poderiam ser desviados por campos magnéticos. Em 1897, JJ Thomson conseguiu medir a razão carga-massa dos raios catódicos, mostrando que eles consistiam em partículas carregadas negativamente menores que os átomos, o primeiro "partículas subatômicas ", que já haviam sido chamadas de elétrons pelo físico irlandês George Johnstone Stoney em 1891. A versão mais antiga do CRT era conhecida como "tubo de Braun", inventado pelo físico alemão Ferdinand Braun em 1897. ^[15] Era um diodo de cátodo frio , uma modificação do tubo de Crookes com uma tela revestida de fósforo . Braun foi o primeiro a conceber o uso de um CRT como dispositivo de exibição. ^[16] O tubo de Braun se tornou a base da televisão do século 20. ^{[17] ]}

Em 1908, Alan Archibald Campbell-Swinton , membro da Royal Society (Reino Unido), publicou uma carta na revista científica Nature , na qual descrevia como a "visão elétrica à distância" poderia ser alcançada usando um tubo de raios catódicos (ou " Braun" tubo) como dispositivo de transmissão e recepção. ^[18] Ele expandiu sua visão em um discurso proferido em Londres em 1911 e relatado no The Times ^[19] e no Journal of the Röntgen Society . ^{[20] [21]}

O primeiro tubo de raios catódicos a usar um cátodo quente foi desenvolvido por John Bertrand Johnson (que deu seu nome ao termo ruído Johnson ) e Harry Weiner Weinhart da Western Electric , e se tornou um produto comercial em 1922. ^[22] A introdução do cátodos quentes permitiam tensões anódicas de aceleração mais baixas e correntes de feixe de elétrons mais altas, uma vez que o ânodo agora apenas acelerava os elétrons emitidos pelo cátodo quente e não precisava mais ter uma tensão muito alta para induzir a emissão de elétrons do cátodo frio. ^[23]

Desenvolvimento

Em 1926, Kenjiro Takayanagi demonstrou um receptor de televisão CRT com uma câmera de vídeo mecânica que recebia imagens com resolução de 40 linhas. ^[24] Em 1927, ele melhorou a resolução para 100 linhas, o que era incomparável até 1931. ^[25] Em 1928, ele foi o primeiro a transmitir rostos humanos em meios-tons em um monitor CRT. ^[26] Em 1927, Philo Farnsworth criou um protótipo de televisão. ^{[27] [28] [29] [30] [31]} O CRT foi nomeado em 1929 pelo inventor Vladimir K. Zworykin . ^{[26] : 84} RCArecebeu uma marca registrada para o termo (para seu tubo de raios catódicos) em 1932; liberou voluntariamente o termo para o domínio público em 1950. ^[32]

Na década de 1930, Allen B. DuMont fabricou os primeiros CRTs com duração de 1.000 horas de uso, o que foi um dos fatores que levou à ampla adoção da televisão. ^[33]

Os primeiros aparelhos de televisão eletrônicos fabricados comercialmente com tubos de raios catódicos foram fabricados pela Telefunken na Alemanha em 1934. ^{[34] [35]}

Em 1947, foi criado o dispositivo de diversão com tubo de raios catódicos , o primeiro jogo eletrônico interativo conhecido e também o primeiro a incorporar uma tela de tubo de raios catódicos. ^[36]

De 1949 ao início da década de 1960, houve uma mudança de CRTs circulares para CRTs retangulares, embora os primeiros CRTs retangulares tenham sido fabricados em 1938 pela Telefunken. ^{[37] [23] [38] [39] [40] [41]} Embora os CRTs circulares fossem a norma, os aparelhos de TV europeus muitas vezes bloqueavam partes da tela para fazê-la parecer um tanto retangular, enquanto os aparelhos americanos muitas vezes deixavam toda a frente do O CRT expôs ou bloqueou apenas as partes superior e inferior do CRT. ^{[42] [43]}

Em 1954, a RCA produziu alguns dos primeiros CRTs coloridos, os CRTs 15GP22 usados ​​no CT-100 , ^[44] o primeiro aparelho de TV em cores a ser produzido em massa. ^[45] Os primeiros CRTs coloridos retangulares também foram feitos em 1954. ^{[46] [47]} No entanto, os primeiros CRTs coloridos retangulares a serem oferecidos ao público foram feitos em 1963. Um dos desafios que tiveram que ser resolvidos para produzir o CRT de cor retangular era convergência nos cantos do CRT. ^{[40] [39]} Em 1965, fósforos de terras raras mais brilhantes começaram a substituir fósforos vermelhos e verdes contendo dimmer e cádmio. Eventualmente, os fósforos azuis também foram substituídos. ^{[48] ​​[49] [50] [51] [52] [53]}

O tamanho dos CRTs aumentou ao longo do tempo, de 20 polegadas em 1938, ^[54] para 21 polegadas em 1955, ^{[55] [56]} 35 polegadas em 1985, ^[57] e 43 polegadas em 1989. ^[58] No entanto, experimental 31 CRTs de polegadas foram fabricados já em 1938. ^[59]

Em 1960, o tubo Aiken foi inventado. Era um CRT em formato de tela plana com um único canhão de elétrons. ^{[60] [61]} A deflexão era eletrostática e magnética, mas devido a problemas de patente, nunca foi colocada em produção. Também foi concebido como um head-up display em aeronaves. ^[62] No momento em que as questões de patentes foram resolvidas, a RCA já havia investido pesadamente em CRTs convencionais. ^[63]

1968 marca o lançamento da marca Sony Trinitron com o modelo KV-1310, que era baseado na tecnologia Aperture Grille. Foi aclamado por ter melhorado o brilho da saída. A tela Trinitron era idêntica ao seu formato cilíndrico vertical devido à sua construção exclusiva de canhão único de cátodo triplo.

Em 1987, CRTs de tela plana foram desenvolvidos pela Zenith para monitores de computador, reduzindo os reflexos e ajudando a aumentar o contraste e o brilho da imagem. ^{[64] [65]} Esses CRTs eram caros, o que limitava seu uso a monitores de computador. ^[66] Foram feitas tentativas de produzir CRTs de tela plana usando vidro float barato e amplamente disponível . ^[67]

Em 1990, os primeiros CRTs com resolução HD foram lançados no mercado pela Sony. ^[68]

Em meados da década de 1990, eram fabricados cerca de 160 milhões de CRTs por ano. ^[69]

Em meados dos anos 2000, a Canon e a Sony apresentaram o display emissor de elétrons por condução de superfície e os displays de emissão de campo , respectivamente. Ambos eram monitores de tela plana que tinham um (SED) ou vários (FED) emissores de elétrons por subpixel no lugar de canhões de elétrons. Os emissores de elétrons foram colocados em uma folha de vidro e os elétrons foram acelerados para uma folha de vidro próxima com fósforos usando uma voltagem anódica. Os elétrons não foram focados, tornando cada subpixel essencialmente um CRT de feixe de inundação. Eles nunca foram colocados em produção em massa porque a tecnologia LCD era significativamente mais barata, eliminando o mercado para tais monitores. ^[70]

O último fabricante em grande escala de (neste caso, reciclados) ^[71] CRTs, Videocon , cessou em 2015. ^{[72] [73]} As TVs CRT deixaram de ser fabricadas na mesma época. ^[74]

Em 2015, vários fabricantes de CRT foram condenados nos EUA por fixação de preços . O mesmo ocorreu no Canadá em 2018. ^{[75] [76]}

As vendas mundiais de monitores de computador CRT atingiram o pico em 2000, com 90 milhões de unidades, enquanto as de TVs CRT atingiram o pico em 2005, com 130 milhões de unidades. ^[77]

Declínio

Do final dos anos 90 ao início dos anos 2000, os CRTs começaram a ser substituídos por LCDs, começando primeiro com monitores de computador menores que 15 polegadas, ^[78] em grande parte devido ao seu menor volume. ^[79] Entre os primeiros fabricantes a interromper a produção de CRT estava a Hitachi em 2001, ^{[80] [81]} seguida pela Sony no Japão em 2004, ^[82] Os monitores de tela plana caíram de preço e começaram a substituir significativamente os tubos de raios catódicos no Década de 2000. As vendas de monitores LCD começaram a exceder as de CRTs em 2003-2004 ^{[83] [84] [85]} e as vendas de TV LCD começaram a exceder as de CRTs em alguns mercados em 2005. ^[86]

Apesar de terem sido um pilar da tecnologia de exibição durante décadas, os monitores de computador e televisões baseados em CRT são agora praticamente uma tecnologia morta. A demanda por telas CRT caiu no final dos anos 2000. ^[87] Apesar dos esforços da Samsung e da LG para tornar os CRTs competitivos com seus equivalentes de LCD e plasma, oferecendo modelos mais finos e baratos para competir com LCDs de tamanho semelhante e mais caros, [88] [89] [90] [ ^{91 ] [ 92 ]} Os CRTs eventualmente se tornaram obsoletos e foram relegados aos mercados em desenvolvimento quando o preço dos LCDs caiu, com seu menor volume, peso e capacidade de montagem na parede sendo vantagens.

Algumas indústrias ainda usam CRTs porque é muito esforço, tempo de inatividade e/ou custo para substituí-los, ou porque não há substituto disponível; um exemplo notável é o setor aéreo. Aviões como o Boeing 747-400 e o Airbus A320 usavam instrumentos CRT em seus glass cockpits em vez de instrumentos mecânicos. ^[93] Companhias aéreas como a Lufthansa ainda usam a tecnologia CRT, que também usa disquetes para atualizações de navegação. ^[94] Eles também são usados ​​em alguns equipamentos militares por razões semelhantes.

A partir de 2022 ^[update], pelo menos uma empresa fabrica novos CRTs para esses mercados. ^[95]

Um uso popular de CRTs pelo consumidor é para retrogaming . Alguns jogos são impossíveis de jogar sem hardware de exibição CRT e alguns jogos funcionam melhor. As armas leves só funcionam em CRTs porque dependem das propriedades de temporização progressiva dos CRTs.

Construção

Corpo

O corpo de um CRT geralmente é composto de três partes: uma tela/faceplate/painel, um cone/funil e um pescoço. ^{[96] [97] [98] [99] [100]} A tela, o funil e o gargalo unidos são conhecidos como bulbo ou envelope. ^[39]

O gargalo é feito de um tubo de vidro ^[101] , enquanto o funil e a tela são feitos vazando e depois pressionando o vidro em um molde. ^{[102] [103] [104] [105] [106]} O vidro, conhecido como vidro CRT ^{[107] [108]} ou vidro de TV, ^[109]precisa de propriedades especiais para proteger contra raios X e, ao mesmo tempo, fornecer transmissão de luz adequada na tela ou ser muito isolante eletricamente no funil e no pescoço. A formulação que confere propriedades ao vidro também é conhecida como fusão. O vidro é de altíssima qualidade, sendo quase livre de contaminantes e defeitos. A maior parte dos custos associados à produção de vidro provém da energia utilizada para fundir as matérias-primas em vidro. Os fornos de vidro para produção de vidro CRT possuem diversas torneiras para permitir a substituição dos moldes sem parar o forno, para permitir a produção de CRTs de diversos tamanhos. Apenas o vidro utilizado na tela precisa ter propriedades ópticas precisas. As propriedades ópticas do vidro usado na tela afetam a reprodução e a pureza das cores nos CRTs coloridos. Transmitância, ou quão transparente é o vidro, pode ser ajustado para ser mais transparente para certas cores (comprimentos de onda) de luz. A transmitância é medida no centro da tela com uma luz de comprimento de onda de 546 nm e uma tela de 10,16 mm de espessura. A transmitância diminui com o aumento da espessura. As transmitâncias padrão para telas CRT coloridas são 86%, 73%, 57%, 46%, 42% e 30%. Transmitâncias mais baixas são usadas para melhorar o contraste da imagem, mas colocam mais pressão no canhão de elétrons, exigindo mais potência no canhão de elétrons para que uma potência de feixe de elétrons mais alta acenda os fósforos com mais brilho para compensar a transmitância reduzida. As transmitâncias padrão para telas CRT coloridas são 86%, 73%, 57%, 46%, 42% e 30%. Transmitâncias mais baixas são usadas para melhorar o contraste da imagem, mas colocam mais pressão no canhão de elétrons, exigindo mais potência no canhão de elétrons para que uma potência de feixe de elétrons mais alta acenda os fósforos com mais brilho para compensar a transmitância reduzida. As transmitâncias padrão para telas CRT coloridas são 86%, 73%, 57%, 46%, 42% e 30%. Transmitâncias mais baixas são usadas para melhorar o contraste da imagem, mas colocam mais pressão no canhão de elétrons, exigindo mais potência no canhão de elétrons para que uma potência de feixe de elétrons mais alta acenda os fósforos com mais brilho para compensar a transmitância reduzida.^{[66] [110]} A transmitância deve ser uniforme em toda a tela para garantir a pureza da cor. O raio (curvatura) das telas aumentou (tornou-se menos curvo) ao longo do tempo, de 30 para 68 polegadas, evoluindo finalmente para telas completamente planas, reduzindo os reflexos. A espessura das telas curvas ^[111] e planas aumenta gradualmente do centro para fora e, com isso, a transmitância é gradualmente reduzida. Isso significa que os CRTs de tela plana podem não ser completamente planos por dentro. ^{[111] [112]}O vidro usado nos CRTs chega da fábrica de vidro para a fábrica de CRT como telas separadas e funis com gargalos fundidos, para CRTs coloridos, ou como lâmpadas compostas por tela, funil e gargalo fundidos. Existiam diversas formulações de vidro para diferentes tipos de CRTs, que eram classificadas por meio de códigos específicos de cada fabricante de vidro. As composições dos fundidos também foram específicas para cada fabricante. ^[113] Aqueles otimizados para alta pureza de cor e contraste foram dopados com neodímio, enquanto aqueles para CRTs monocromáticos foram tingidos em níveis diferentes, dependendo da formulação usada e tinham transmitâncias de 42% ou 30%. ^[114]Pureza é garantir que as cores corretas sejam ativadas (por exemplo, garantir que o vermelho seja exibido uniformemente na tela), enquanto a convergência garante que as imagens não sejam distorcidas. A convergência pode ser modificada usando um padrão hachurado. ^{[115] [116] [117]}

O vidro CRT costumava ser fabricado por empresas dedicadas ^[118] , como AGC Inc. , ^{[119] [120] [121]} OI Glass , ^[122] Samsung Corning Precision Materials, ^[123] Corning Inc. , ^{[124] [125 ]} e Nippon Electric Glass ; ^[126] outros, como Videocon, Sony para o mercado dos EUA e Thomson, fabricaram seus próprios vidros. ^{[127] [128] [129] [130] [131]}

O funil e o gargalo são feitos de vidro de potássio-soda com chumbo ou vidro de silicato de chumbo ^[7] para proteger contra os raios X gerados por elétrons de alta tensão à medida que eles desaceleram após atingir um alvo, como a tela de fósforo ou a máscara de sombra de um CRT colorido. A velocidade dos elétrons depende da tensão anódica do CRT; quanto maior a tensão, maior a velocidade. ^[132] A quantidade de raios X emitidos por um CRT também pode ser reduzida reduzindo o brilho da imagem. ^{[133] [134] [135] [99]} O vidro com chumbo é usado porque é barato, ao mesmo tempo que protege fortemente contra os raios X, embora alguns funis também possam conter bário. ^{[136] [137] [138] [114]}A tela geralmente é feita de uma formulação especial de vidro de silicato sem chumbo ^[7] com bário e estrôncio para proteger contra os raios X. Outra formulação de vidro utiliza 2-3% de chumbo na tela. ^[99]Os CRTs monocromáticos podem ter uma formulação de vidro colorido com bário-chumbo tanto na tela quanto no funil, com um vidro de potássio-chumbo no pescoço; as formulações de potássio-soda e bário-chumbo têm diferentes coeficientes de expansão térmica. O vidro utilizado no pescoço deve ser um excelente isolante elétrico para conter as tensões utilizadas na óptica eletrônica do canhão de elétrons, como lentes de foco. O chumbo no vidro faz com que ele fique marrom (escurecido) com o uso devido aos raios X, geralmente o cátodo CRT se desgasta devido ao envenenamento do cátodo antes que o escurecimento se torne aparente. A formulação do vidro determina a tensão anódica mais alta possível e, portanto, o tamanho máximo possível da tela CRT. Para cores, as tensões máximas costumam ser de 24 a 32 kV, enquanto para monocromático é geralmente de 21 ou 24,5 kV, ^[139]limitando o tamanho dos CRTs monocromáticos a 21 polegadas, ou aprox. 1 kV por polegada. A tensão necessária depende do tamanho e tipo do CRT. ^[140] Como as formulações são diferentes, elas devem ser compatíveis entre si, possuindo coeficientes de expansão térmica semelhantes. ^[114] A tela também pode ter um revestimento anti-reflexo ou anti-reflexo, ^{[141] [110] [142]} ou ser retificada para evitar reflexos. ^[143] Os CRTs também podem ter um revestimento antiestático. ^{[110] [144] [66]}

O vidro com chumbo nos funis dos CRTs pode conter 21 a 25% de óxido de chumbo (PbO), ^{[145] [146] [113]} O gargalo pode conter 30 a 40% de óxido de chumbo, ^{[147] [148]} e o a tela pode conter 12% de óxido de bário e 12% de óxido de estrôncio . ^[7] Um CRT típico contém vários quilogramas de chumbo como óxido de chumbo no vidro ^[100] dependendo do seu tamanho; Os CRTs de 12 polegadas contêm 0,5 kg de chumbo no total, enquanto os CRTs de 32 polegadas contêm até 3 kg. ^[7] O óxido de estrôncio começou a ser utilizado em CRTs, sua principal aplicação, na década de 1970. ^{[149] [150] [151]}

Alguns CRTs antigos usavam um funil de metal isolado com polietileno em vez de vidro com material condutor. ^[55] Outros tinham pirex de cerâmica ou soprado em vez de funis de vidro prensado. ^{[152] [153] [41] [154] [155]} Os primeiros CRTs não tinham uma conexão de tampa anódica dedicada; o funil era a conexão do ânodo, portanto estava energizado durante a operação. ^[156]

O funil é revestido interna e externamente com um revestimento condutor, ^{[157] [158]}transformando o funil em um capacitor, ajudando a estabilizar e filtrar a tensão anódica do CRT e reduzindo significativamente o tempo necessário para ligar um CRT. A estabilidade proporcionada pelo revestimento resolveu problemas inerentes aos primeiros projetos de fontes de alimentação, pois utilizavam tubos de vácuo. Como o funil é utilizado como capacitor, o vidro utilizado no funil deve ser um excelente isolante elétrico (dielétrico). O revestimento interno tem uma tensão positiva (a tensão anódica pode ser de vários kV), enquanto o revestimento externo está conectado ao terra. CRTs alimentados por fontes de alimentação mais modernas não precisam ser conectados ao terra, devido ao design mais robusto das fontes de alimentação modernas. O valor do capacitor formado pelo funil é de 0,005 a 0,01uF, embora na tensão com a qual o ânodo seja normalmente alimentado.absorção dielétrica , semelhante a outros tipos de capacitores. ^{[159] [139] [160] [161] [157] [114]} Por causa disso, os CRTs devem ser descarregados ^[162] antes do manuseio para evitar lesões.

A profundidade de um CRT está relacionada ao tamanho da tela. ^[163] Os ângulos de deflexão usuais eram 90° para monitores CRTs de computador e CRTs pequenos e 110°, que era o padrão em CRTs de TV maiores, com 120 ou 125° sendo usados ​​em CRTs finos feitos desde 2001-2005 em uma tentativa de competir com o LCD. Televisores. ^{[164] [110] [91] [98] [165]} Com o tempo, os ângulos de deflexão aumentaram à medida que se tornaram práticos, de 50° em 1938 para 110° em 1959, ^[23] e 125° na década de 2000. CRTs de deflexão de 140° foram pesquisados, mas nunca comercializados, pois os problemas de convergência nunca foram resolvidos. ^[166]

• 

  Um CRT monocromático com deflexão de 110°

• 

  Um CRT monocromático com deflexão de 90°

Tamanho e peso

O tamanho da tela de um CRT é medido de duas maneiras: o tamanho da tela ou diagonal da face, e o tamanho/área da imagem visível ou diagonal da tela visível, que é a parte da tela com fósforo. O tamanho da tela é o tamanho da imagem visível mais suas bordas pretas que não são revestidas com fósforo. ^{[167] [158] [168]} A imagem visível pode ser perfeitamente quadrada ou retangular, enquanto as bordas do CRT são pretas e têm uma curvatura (como em CRTs com faixa preta) ou as bordas podem ser pretas e verdadeiramente planas (como em CRTs Flatron), ^{[111] [131] [169]} ou as bordas da imagem podem seguir a curvatura das bordas do CRT, o que pode ser o caso em CRTs sem e com bordas pretas e bordas curvas. ^{[170][171] [172]} Os CRTs com faixa preta foram fabricados pela primeira vez pela Toshiba em 1972. ^[131]

Pequenos CRTs abaixo de 3 polegadas foram feitos para televisores portáteis , como o MTV-1 , e visores em filmadoras. Nestes, pode não haver bordas pretas, mas são verdadeiramente planas. ^{[173] [160] [174] [175] [176]}

A maior parte do peso de um CRT vem da tela de vidro grosso, que compreende 65% do peso total de um CRT. O funil e o gargalo compreendem os 30% e 5% restantes, respectivamente. O vidro no funil é mais fino que na tela. ^{[7] [6]} Vidro temperado quimicamente ou termicamente pode ser usado para reduzir o peso do vidro CRT. ^{[177] [178] [179] [180]}

Ânodo

O revestimento condutor externo é conectado ao terra enquanto o revestimento condutor interno é conectado usando o botão/tampa anódica através de uma série de capacitores e diodos (um gerador Cockcroft-Walton ) ao transformador flyback de alta tensão ; o revestimento interno é o ânodo do CRT, ^[181] que, junto com um eletrodo no canhão de elétrons, também é conhecido como ânodo final. ^{[182] [183]} ​​O revestimento interno é conectado ao eletrodo por meio de molas. O eletrodo faz parte de uma lente bipotencial. ^{[183] ​​[184]} Os capacitores e diodos servem como um multiplicador de tensão para a corrente fornecida pelo flyback.

Para o revestimento interno do funil, os CRTs monocromáticos usam alumínio enquanto os CRTs coloridos usam aquadag ; ^[114] Alguns CRTs podem usar óxido de ferro em seu interior. ^[7] Externamente, a maioria dos CRTs (mas não todos) ^[185] usam aquadag. ^[186] Aquadag é uma tinta à base de grafite eletricamente condutora. Em CRTs coloridos, o aquadag é pulverizado no interior do funil ^{[187] [114]} , enquanto historicamente o aquadag era pintado no interior de CRTs monocromáticos. ^[23]

O ânodo é usado para acelerar os elétrons em direção à tela e também coleta os elétrons secundários que são emitidos pelas partículas de fósforo no vácuo do CRT. ^{[188] [189] [190] [191] [23]}

A conexão da tampa anódica em CRTs modernos deve ser capaz de suportar até 55–60kV, dependendo do tamanho e do brilho do CRT. Tensões mais altas permitem CRTs maiores, maior brilho de imagem ou uma compensação entre os dois. ^{[192] [140]} Consiste em um clipe de metal que se expande na parte interna de um botão anódico que está embutido no vidro do funil do CRT. ^{[193] [194]} A conexão é isolada por uma ventosa de silicone, possivelmente também usando graxa de silicone para evitar descarga corona . ^{[195] [196]}

O botão anódico deve ter um formato especial para estabelecer uma vedação hermética entre o botão e o funil. Os raios X podem vazar através do botão anódico, embora esse possa não ser o caso nos CRTs mais recentes, do final dos anos 1970 ao início dos anos 1980, graças a um novo design de botão e clipe. ^[140]O botão pode consistir em um conjunto de 3 copos aninhados, sendo o copo mais externo feito de uma liga de Níquel-Cromo-Ferro contendo 40 a 49% de Níquel e 3 a 6% de Cromo para facilitar a fusão do botão no funil vidro, com um primeiro copo interno feito de ferro grosso e barato para proteger contra raios X, e com o segundo copo mais interno também feito de ferro ou qualquer outro metal eletricamente condutor para conectar ao clipe. Os copos devem ser suficientemente resistentes ao calor e ter coeficientes de expansão térmica semelhantes aos do vidro do funil para resistir à fusão com o vidro do funil. O lado interno do botão está conectado ao revestimento condutor interno do CRT. ^[189] O botão anódico pode ser fixado ao funil enquanto é pressionado em um molde. ^{[197] [198][140]} Alternativamente, a blindagem contra raios X pode ser incorporada ao clipe. ^[199]

O transformador flyback também é conhecido como IHVT (Integrated High Voltage Transformer) se incluir um multiplicador de tensão. O flyback utiliza um núcleo de cerâmica ou ferro em pó para permitir uma operação eficiente em altas frequências. O flyback contém um enrolamento primário e vários enrolamentos secundários que fornecem diversas tensões diferentes. O enrolamento secundário principal fornece ao multiplicador de tensão pulsos de tensão para, em última análise, fornecer ao CRT a alta tensão anódica que ele usa, enquanto os enrolamentos restantes fornecem a tensão do filamento do CRT, pulsos de chaveamento, tensão de foco e tensões derivadas do raster de varredura. Quando o transformador é desligado, o campo magnético do flyback entra em colapso rapidamente, o que induz alta tensão em seus enrolamentos. A velocidade com que o campo magnético entra em colapso determina a tensão que é induzida, então a tensão aumenta junto com sua velocidade. Um capacitor (Retrace Timing Capacitor) ou uma série de capacitores (para fornecer redundância) é usado para retardar o colapso do campo magnético.^{[200] [201]}

O projeto da fonte de alimentação de alta tensão em um produto que utiliza um CRT tem influência na quantidade de raios X emitidos pelo CRT. A quantidade de raios X emitidos aumenta com tensões e correntes mais altas. Se o produto, como um aparelho de TV, usar uma fonte de alimentação de alta tensão não regulamentada, o que significa que a tensão do ânodo e do foco diminuem com o aumento da corrente do elétron ao exibir uma imagem brilhante, a quantidade de raios X emitidos será mais alta quando o CRT estiver exibindo imagens moderadamente brilhantes, pois ao exibir imagens escuras ou brilhantes, a tensão anódica mais alta neutraliza a corrente mais baixa do feixe de elétrons e vice-versa, respectivamente. O regulador de alta tensão e os tubos retificadores de vácuo em alguns aparelhos de TV CRT antigos também podem emitir raios X. ^[202]

Canhão de elétrons

O canhão de elétrons emite os elétrons que atingem os fósforos na tela do CRT. O canhão de elétrons contém um aquecedor, que aquece um cátodo, que gera elétrons que, por meio de grades, são focados e, por fim, acelerados na tela do CRT. A aceleração ocorre em conjunto com o revestimento interno de alumínio ou aquadag do CRT. O canhão de elétrons é posicionado de forma que aponte para o centro da tela. ^[183] ​​Ele fica dentro do pescoço do CRT e é mantido unido e montado no pescoço usando contas de vidro ou hastes de suporte de vidro, que são as tiras de vidro do canhão de elétrons. ^{[23] [183] ​​[203]} O canhão de elétrons é feito separadamente e depois colocado dentro do pescoço por meio de um processo denominado "enrolamento" ou vedação. ^{[67][204] [205] [206] [207] [208]} O canhão de elétrons possui uma pastilha de vidro que é fundida ao pescoço do CRT. As conexões com o canhão de elétrons penetram na pastilha de vidro. ^{[205] [209]} Uma vez que o canhão de elétrons está dentro do pescoço, suas partes metálicas (grades) são arqueadas entre si usando alta tensão para suavizar quaisquer arestas em um processo chamado spot knocking, para evitar que as arestas nas grades gerando elétrons secundários. ^{[210] [211] [212]}

Construção e método de operação

O canhão de elétrons possui um cátodo quente que é aquecido por um elemento de aquecimento de filamento de tungstênio; o aquecedor pode consumir 0,5 a 2 A de corrente dependendo do CRT. A tensão aplicada ao aquecedor pode afetar a vida útil do CRT. ^{[213] [214]} O aquecimento do cátodo energiza os elétrons nele, auxiliando na emissão de elétrons, ^[215] enquanto ao mesmo tempo a corrente é fornecida ao cátodo; normalmente em qualquer lugar de 140 mA a 1,5 V a 600 mA a 6,3 V. ^[216] O cátodo cria uma nuvem de elétrons (emite elétrons) cujos elétrons são extraídos, acelerados e focados em um feixe de elétrons. ^[23]Os CRTs coloridos possuem três cátodos: um para vermelho, verde e azul. O aquecedor fica dentro do cátodo, mas não o toca; o cátodo possui sua própria conexão elétrica separada. O cátodo é revestido sobre um pedaço de níquel que fornece conexão elétrica e suporte estrutural; o aquecedor fica dentro desta peça sem tocá-la. ^{[181] [217] [218] [219]}

Existem vários curtos-circuitos que podem ocorrer em um canhão de elétrons CRT. Um deles é um curto-circuito entre aquecedor e cátodo, que faz com que o cátodo emita elétrons permanentemente, o que pode causar uma imagem com uma tonalidade vermelha, verde ou azul brilhante com linhas de retorno, dependendo do(s) cátodo(s) afetado(s). Alternativamente, o cátodo pode entrar em curto com a grade de controle, possivelmente causando efeitos semelhantes, ou a grade de controle e a grade da tela (G2) ^[220] podem entrar em curto, causando uma imagem muito escura ou nenhuma imagem. O cátodo pode ser cercado por uma proteção para evitar pulverização catódica . ^{[221] [222]}

O cátodo é uma camada de óxido de bário revestida sobre um pedaço de níquel para suporte elétrico e mecânico. ^{[223] [139]} O óxido de bário deve ser ativado por aquecimento para permitir que ele libere elétrons. A ativação é necessária porque o óxido de bário não é estável no ar, por isso é aplicado ao cátodo como carbonato de bário, que não pode emitir elétrons. A ativação aquece o carbonato de bário para decompô-lo em óxido de bário e dióxido de carbono enquanto forma uma fina camada de bário metálico no cátodo. ^{[224] [223]} A ativação ocorre durante a evacuação (ao mesmo tempo que um vácuo é formado no) CRT. Após a ativação, o óxido pode ser danificado por vários gases comuns, como vapor de água, dióxido de carbono e oxigênio. ^[225]Alternativamente, carbonato de bário, estrôncio e cálcio pode ser usado em vez de carbonato de bário, produzindo óxidos de bário, estrôncio e cálcio após a ativação. ^{[226] [23]} Durante a operação, o óxido de bário é aquecido a 800-1000°C, ponto em que começa a liberar elétrons. ^{[227] [139] [215]}

Por ser um cátodo quente, está sujeito ao envenenamento catódico, que é a formação de uma camada de íons positivos que impede o cátodo de emitir elétrons, reduzindo significativa ou completamente o brilho da imagem e fazendo com que o foco e a intensidade sejam afetados pela frequência do sinal de vídeo impedindo que imagens detalhadas sejam exibidas pelo CRT. Os íons positivos vêm de sobras de moléculas de ar dentro do CRT ou do próprio cátodo ^[23] que reagem ao longo do tempo com a superfície do cátodo quente. ^{[228] [222]}Metais redutores como manganês, zircônio, magnésio, alumínio ou titânio podem ser adicionados ao pedaço de níquel para prolongar a vida útil do cátodo, pois durante a ativação, os metais redutores se difundem no óxido de bário, melhorando sua vida útil, especialmente em altas concentrações de elétrons. correntes de feixe. ^[229] Nos CRTs coloridos com cátodos vermelho, verde e azul, um ou mais cátodos podem ser afetados independentemente dos demais, causando perda total ou parcial de uma ou mais cores. ^[222] Os CRTs podem se desgastar ou queimar devido ao envenenamento do cátodo. O envenenamento catódico é acelerado pelo aumento da corrente catódica (overdriving). ^[230]Nos CRTs coloridos, como existem três cátodos, um para vermelho, verde e azul, um único ou mais cátodos envenenados podem causar a perda parcial ou total de uma ou mais cores, manchando a imagem. ^[222] A camada também pode atuar como um capacitor em série com o cátodo, induzindo atraso térmico. Em vez disso, o cátodo pode ser feito de óxido de escândio ou incorporá-lo como dopante, para retardar o envenenamento do cátodo, prolongando a vida útil do cátodo em até 15%. ^{[231] [139] [232]}

A quantidade de elétrons gerados pelos cátodos está relacionada à sua área superficial. Um cátodo com mais área de superfície cria mais elétrons, em uma nuvem de elétrons maior, o que torna mais difícil focar a nuvem de elétrons em um feixe de elétrons. ^[230]Normalmente, apenas uma parte do cátodo emite elétrons, a menos que o CRT exiba imagens com partes com brilho total; apenas as partes com brilho total fazem com que todo o cátodo emita elétrons. A área do cátodo que emite elétrons cresce do centro para fora à medida que o brilho aumenta, de modo que o desgaste do cátodo pode ser irregular. Quando apenas o centro do cátodo está desgastado, o CRT pode iluminar intensamente as partes das imagens que têm brilho total, mas não mostrar as partes mais escuras das imagens; nesse caso, o CRT exibe uma característica gama fraca. ^[222]

A segunda grade (tela) da arma (G2) acelera os elétrons em direção à tela usando várias centenas de volts CC. Uma corrente negativa ^[233] é aplicada à primeira grade (de controle) (G1) para convergir o feixe de elétrons. G1 na prática é um cilindro Wehnelt . ^{[216] [234]} O brilho da tela não é controlado variando a tensão do ânodo nem a corrente do feixe de elétrons (eles nunca são variados), apesar de terem influência no brilho da imagem, em vez disso, o brilho da imagem é controlado variando a diferença de tensão entre o cátodo e a grade de controle G1. Uma terceira grade (G3) focaliza eletrostaticamente o feixe de elétrons antes de ser desviado e acelerado pela tensão anódica na tela. ^[235]A focagem eletrostática do feixe de elétrons pode ser realizada usando uma lente Einzel energizada a até 600 volts. ^{[236] [224]} Antes da focagem eletrostática, focar o feixe de elétrons exigia um sistema de focagem mecânica grande, pesado e complexo colocado fora do canhão de elétrons. ^[156]

No entanto, a focagem eletrostática não pode ser realizada perto do ânodo final do CRT devido à sua alta tensão na casa das dezenas de quilovolts, portanto, um eletrodo de alta tensão (≈600 ^[237] a 8.000 volts), junto com um eletrodo na tensão final do ânodo do CRT, pode ser usado para focar. Tal arranjo é chamado de lente bipotencial, que também oferece desempenho superior ao de uma lente Einzel, ou a focagem pode ser realizada usando uma bobina de focagem magnética juntamente com uma alta tensão anódica de dezenas de quilovolts. No entanto, a implementação do foco magnético é cara e raramente é usada na prática. ^{[181] [224] [238] [239]} Alguns CRTs podem usar duas grades e lentes para focar o feixe de elétrons. ^[231]A tensão de foco é gerada no flyback usando um subconjunto do enrolamento de alta tensão do flyback em conjunto com um divisor de tensão resistivo. O eletrodo de foco é conectado junto com as outras conexões que estão no pescoço do CRT. ^[240]

Existe uma tensão chamada tensão de corte que é a tensão que cria preto na tela, pois faz com que a imagem na tela criada pelo feixe de elétrons desapareça, a tensão é aplicada em G1. Em um CRT colorido com três pistolas, as pistolas possuem diferentes tensões de corte. Muitos CRTs compartilham a grade G1 e G2 em todas as três pistolas, aumentando o brilho da imagem e simplificando o ajuste, uma vez que nesses CRTs há uma única tensão de corte para todas as três pistolas (uma vez que G1 é compartilhado por todas as pistolas). ^[183] , mas colocando pressão adicional no amplificador de vídeo usado para alimentar o vídeo nos cátodos do canhão de elétrons, uma vez que a tensão de corte se torna mais alta. Os CRTs monocromáticos não sofrem deste problema. Em CRTs monocromáticos, o vídeo é alimentado à arma variando a tensão na primeira grade de controle. ^[241][156]

Durante o retrocesso do feixe de elétrons, o pré-amplificador que alimenta o amplificador de vídeo é desativado e o amplificador de vídeo é polarizado para uma tensão superior à tensão de corte para evitar a exibição de linhas de retorno, ou G1 pode ter uma grande tensão negativa aplicada a ele para evitar elétrons saiam do cátodo. ^[23] Isso é conhecido como supressão. (consulte Intervalo de supressão vertical e Intervalo de supressão horizontal .) A polarização incorreta pode levar a linhas de retraço visíveis em uma ou mais cores, criando linhas de retraço que são tingidas ou brancas (por exemplo, tingidas de vermelho se a cor vermelha for afetada, tingidas de magenta se a cor vermelha for afetada, tingidas de magenta se a cor vermelha for afetada). as cores vermelho e azul são afetadas e branco se todas as cores forem afetadas). ^{[242] [243] [244]}Alternativamente, o amplificador pode ser acionado por um processador de vídeo que também introduz um OSD (On Screen Display) no fluxo de vídeo que é alimentado no amplificador, usando um sinal de supressão rápido. ^[245] Aparelhos de TV e monitores de computador que incorporam CRTs necessitam de um circuito de restauração DC para fornecer um sinal de vídeo ao CRT com um componente DC, restaurando o brilho original de diferentes partes da imagem. ^[246]

O feixe de elétrons pode ser afetado pelo campo magnético da Terra, fazendo com que normalmente entre na lente de foco fora do centro; isso pode ser corrigido usando controles de astigmatação. Os controles de astigmatação são magnéticos e eletrônicos (dinâmicos); magnético faz a maior parte do trabalho, enquanto o eletrônico é usado para ajustes finos. ^[247] Uma das extremidades do canhão de elétrons possui um disco de vidro cujas bordas são fundidas com a borda do pescoço do CRT, possivelmente utilizando frita ; ^[248] os condutores metálicos que conectam o canhão de elétrons ao exterior passam pelo disco. ^[249]

Alguns canhões de elétrons possuem lente quadrupolo com foco dinâmico para alterar a forma e ajustar o foco do feixe de elétrons, variando a tensão de foco dependendo da posição do feixe de elétrons para manter a nitidez da imagem em toda a tela, principalmente nos cantos. ^{[110] [250] [251] [252] [253]} Eles também podem ter um resistor de sangria para derivar tensões para as grades a partir da tensão final do ânodo. ^{[254] [255] [256]}

Depois que os CRTs foram fabricados, eles foram envelhecidos para permitir a estabilização da emissão catódica. ^{[257] [258]}

Os canhões de elétrons em CRTs coloridos são acionados por um amplificador de vídeo que recebe um sinal por canal de cor e o amplifica para 40-170 V por canal, para alimentar os cátodos do canhão de elétrons; ^[244] cada canhão de elétrons possui seu próprio canal (um por cor) e todos os canais podem ser acionados pelo mesmo amplificador, que internamente possui três canais separados. ^[259]As capacidades do amplificador limitam a resolução, taxa de atualização e taxa de contraste do CRT, pois o amplificador precisa fornecer alta largura de banda e variações de tensão ao mesmo tempo; resoluções e taxas de atualização mais altas precisam de larguras de banda mais altas (velocidade na qual a voltagem pode ser variada e, portanto, alternar entre preto e branco) e taxas de contraste mais altas precisam de variações de voltagem ou amplitude mais altas para níveis mais baixos de preto e brancos mais altos. 30Mhz de largura de banda geralmente pode fornecer resolução de 720p ou 1080i, enquanto 20Mhz geralmente fornece cerca de 600 linhas (horizontais, de cima para baixo) de resolução, por exemplo. ^{[260] [244]} A diferença de tensão entre o cátodo e a grade de controle é o que modula o feixe de elétrons, modulando sua corrente e assim o brilho da imagem. ^[222]Os fósforos usados ​​em CRTs coloridos produzem diferentes quantidades de luz para uma determinada quantidade de energia; portanto, para produzir branco em um CRT colorido, todas as três armas devem produzir quantidades diferentes de energia. A arma que produz mais energia é a arma vermelha, pois o fósforo vermelho emite a menor quantidade de luz. ^[244]

Gama

Os CRTs têm uma característica triodo pronunciada , o que resulta em gama significativa (uma relação não linear em um canhão de elétrons entre a tensão de vídeo aplicada e a intensidade do feixe). ^[261]

Deflexão

Existem dois tipos de deflexão: magnética e eletrostática. Magnético é geralmente usado em TVs e monitores, pois permite ângulos de deflexão mais altos (e, portanto, CRTs mais rasos) e potência de deflexão (que permite maior corrente de feixe de elétrons e, portanto, imagens mais brilhantes) [262], evitando a necessidade de altas tensões para ^deflexão de até 2.000 volts, ^[165] enquanto os osciloscópios geralmente usam deflexão eletrostática, uma vez que as formas de onda brutas capturadas pelo osciloscópio podem ser aplicadas diretamente (após amplificação) às placas de deflexão eletrostática verticais dentro do CRT. ^[263]

Deflexão magnética

Aqueles que usam deflexão magnética podem usar um garfo que possui dois pares de bobinas de deflexão; um par para vertical e outro para deflexão horizontal. ^[264] O jugo pode ser colado (ser integral) ou removível. Aqueles que foram colados usaram cola ^[265] ou plástico ^[266] para colar a culatra na área entre o pescoço e o funil do CRT enquanto aqueles com culatras removíveis são fixados. ^{[267] [116]} A culatra gera calor cuja remoção é essencial, uma vez que a condutividade do vidro aumenta com o aumento da temperatura, o vidro precisa ser isolante para que o CRT permaneça utilizável como capacitor. A temperatura do vidro abaixo da forquilha é assim verificada durante o projeto de uma nova forquilha. ^[139]O jugo contém as bobinas de deflexão e convergência com núcleo de ferrite para reduzir a perda de força magnética ^{[268] [264]} , bem como os anéis magnetizados usados ​​para alinhar ou ajustar os feixes de elétrons em CRTs coloridos (os anéis de pureza e convergência de cor, por exemplo) ^[269] e CRTs monocromáticos. ^{[270] [271]} A culatra pode ser conectada usando um conector, a ordem em que as bobinas de deflexão da culatra são conectadas determina a orientação da imagem exibida pelo CRT. ^[162] As bobinas de deflexão podem ser mantidas no lugar usando cola de poliuretano. ^[265]

As bobinas de deflexão são acionadas por sinais dente de serra ^{[272] [273] [244]} que podem ser transmitidos através de VGA como sinais de sincronização horizontal e vertical. ^[274] Um CRT precisa de dois circuitos de deflexão: um circuito horizontal e um circuito vertical, que são semelhantes, exceto que o circuito horizontal funciona em uma frequência muito mais alta (uma taxa de varredura horizontal) de 15 a 240 kHz dependendo da taxa de atualização do CRT e do número de linhas horizontais a serem desenhadas (a resolução vertical do CRT). A frequência mais alta torna-o mais suscetível a interferências, portanto, um circuito de controle automático de frequência (AFC) pode ser usado para bloquear a fase do sinal de deflexão horizontal com a de um sinal de sincronização, para evitar que a imagem fique distorcida diagonalmente. A frequência vertical varia de acordo com a taxa de atualização do CRT. Portanto, um CRT com taxa de atualização de 60 Hz tem um circuito de deflexão vertical funcionando a 60 Hz. Os sinais de deflexão horizontal e vertical podem ser gerados utilizando dois circuitos que funcionam de forma diferente; o sinal de deflexão horizontal pode ser gerado usando um oscilador controlado por tensão (VCO), enquanto o sinal vertical pode ser gerado usando um oscilador de relaxamento acionado.^{[275] [244]} Os CRTs tinham ângulos de deflexão diferentes; quanto maior o ângulo de deflexão, mais raso será o CRT ^[276] para um determinado tamanho de tela, mas ao custo de maior poder de deflexão e menor desempenho óptico. ^{[139] [277]}

Maior potência de deflexão significa que mais corrente ^[278] é enviada às bobinas de deflexão para dobrar o feixe de elétrons em um ângulo mais alto, ^[110] o que por sua vez pode gerar mais calor ou exigir componentes eletrônicos que possam lidar com o aumento de potência. ^[277] O calor é gerado devido às perdas resistivas e no núcleo. ^[279] A potência de deflexão é medida em mA por polegada. ^[244] As bobinas de deflexão vertical podem exigir aproximadamente 24 volts enquanto as bobinas de deflexão horizontal requerem aprox. 120 volts para operar.

As bobinas de deflexão são acionadas por amplificadores de deflexão. ^[280] As bobinas de deflexão horizontal também podem ser acionadas em parte pelo estágio de saída horizontal de um aparelho de TV. O estágio contém um capacitor que está em série com as bobinas de deflexão horizontal que desempenha diversas funções, entre elas: moldar o sinal de deflexão em dente de serra para corresponder à curvatura do CRT e centralizar a imagem, evitando que uma polarização DC se desenvolva na bobina. No início do retrocesso, o campo magnético da bobina entra em colapso, fazendo com que o feixe de elétrons retorne ao centro da tela, enquanto ao mesmo tempo a bobina retorna energia para os capacitores, cuja energia é então usada para forçar o elétron feixe para ir para a esquerda da tela. ^[200]

Devido à alta frequência na qual operam as bobinas de deflexão horizontais, a energia nas bobinas de deflexão deve ser reciclada para reduzir a dissipação de calor. A reciclagem é feita transferindo a energia do campo magnético das bobinas de deflexão para um conjunto de capacitores. ^[200] A tensão nas bobinas de deflexão horizontal é negativa quando o feixe de elétrons está no lado esquerdo da tela e positiva quando o feixe de elétrons está no lado direito da tela. A energia necessária para a deflexão depende da energia dos elétrons. ^[281] Feixes de elétrons de maior energia (tensão e/ou corrente) precisam de mais energia para serem desviados, ^[132] e são usados ​​para obter maior brilho da imagem. ^{[282] [283] [192]}

Deflexão eletrostática

Usado principalmente em osciloscópios. A deflexão é realizada aplicando uma tensão em dois pares de placas, uma para deflexão horizontal e outra para deflexão vertical. O feixe de elétrons é direcionado variando a diferença de tensão entre as placas de um par; Por exemplo, aplicar uma tensão à placa superior do par de deflexão vertical, mantendo a tensão na placa inferior em 0 volts, fará com que o feixe de elétrons seja desviado em direção à parte superior da tela; aumentar a tensão na placa superior enquanto mantém a placa inferior em 0 fará com que o feixe de elétrons seja desviado para um ponto mais alto na tela (fará com que o feixe seja desviado em um ângulo de deflexão maior). O mesmo se aplica às placas de deflexão horizontais. Aumentar o comprimento e a proximidade entre as placas de um par também pode aumentar o ângulo de deflexão.^[284]

Queimar

Burn-in é quando as imagens são fisicamente “gravadas” na tela do CRT; isso ocorre devido à degradação dos fósforos devido ao bombardeio eletrônico prolongado dos fósforos, e acontece quando uma imagem fixa ou logotipo é deixado por muito tempo na tela, fazendo com que apareça como uma imagem "fantasma" ou, em casos graves, também quando o CRT está desligado. Para combater isso, protetores de tela foram usados ​​em computadores para minimizar o burn-in. ^[285] Burn-in não é exclusivo dos CRTs, como também acontece com monitores de plasma e OLED.

Evacuação

Os CRTs são evacuados ou exaustos (é formado um vácuo) dentro de um forno a aprox. 375–475 °C, num processo denominado cozer ou assar. ^[286] O processo de evacuação também libera quaisquer materiais dentro do CRT, enquanto decompõe outros, como o álcool polivinílico usado para aplicar os fósforos. ^[287]O aquecimento e o resfriamento são feitos gradativamente para evitar a indução de tensões, enrijecimento e possivelmente rachaduras no vidro; o forno aquece os gases dentro do CRT, aumentando a velocidade das moléculas do gás, o que aumenta as chances de serem puxadas pela bomba de vácuo. A temperatura do CRT é mantida abaixo da do forno, e o forno começa a esfriar logo após o CRT atingir 400 °C, ou o CRT foi mantido a uma temperatura superior a 400 °C por até 15–55 minutos . O CRT foi aquecido durante ou após a evacuação, e o calor pode ter sido utilizado simultaneamente para derreter a frita no CRT, unindo a tela e o funil. ^{[288] [289] [290]} A bomba utilizada é uma bomba turbomolecular ou uma bomba de difusão . ^{[291] [292][293] [294]} Anteriormente, bombas de vácuo de mercúrio também eram usadas. ^{[295] [296]} Após o cozimento, o CRT é desconectado (“selado ou inclinado”) da bomba de vácuo. ^{[297] [298] [299]} O getter é então disparado usando uma bobina de RF (indução). O getter geralmente está no funil ou no pescoço do CRT. ^{[300] [301]}O material captador, que geralmente é à base de bário, captura quaisquer partículas de gás remanescentes à medida que evapora devido ao aquecimento induzido pela bobina de RF (que pode ser combinado com o aquecimento exotérmico dentro do material); o vapor preenche o CRT, prendendo todas as moléculas de gás que encontra e se condensa no interior do CRT formando uma camada que contém moléculas de gás aprisionadas. O hidrogênio pode estar presente no material para ajudar a distribuir o vapor de bário. O material é aquecido a temperaturas acima de 1000 °C, causando sua evaporação. ^{[302] [303] [225]} A perda parcial de vácuo em um CRT pode resultar em uma imagem turva, brilho azul no pescoço do CRT, flashovers, perda de emissão de cátodo ou problemas de foco. ^[156]O vácuo dentro de um CRT faz com que a pressão atmosférica exerça (em um CRT de 27 polegadas) uma pressão de 5.800 libras (2.600 kg) no total. ^[304]

Reconstruindo

Os CRTs costumavam ser reconstruídos; reparado ou remodelado. O processo de reconstrução incluiu a desmontagem do CRT, a desmontagem e reparo ou substituição do(s) canhão(s) de elétrons, a remoção e redeposição de fósforos e aquadag , etc. A reconstrução foi popular até a década de 1960 porque os CRTs eram caros e se desgastavam rapidamente, fazendo o reparo valer a pena. ^[300] O último reconstrutor CRT nos EUA fechou em 2010, ^[305] e o último na Europa, RACS, localizado na França, fechou em 2013. ^[306]

Reativação

Também conhecido como rejuvenescimento, o objetivo é restaurar temporariamente o brilho de um CRT desgastado. Isso geralmente é feito aumentando-se cuidadosamente a tensão no aquecedor de cátodo e a corrente e tensão nas grades de controle do canhão de elétrons manualmente ^{[ carece de fontes ]} . Alguns rejuvenescedores também podem consertar curtos-circuitos do aquecedor ao cátodo, executando uma descarga capacitiva através do curto-circuito. ^[222]

Fósforos

Os fósforos nos CRTs emitem elétrons secundários por estarem dentro do vácuo do CRT. Os elétrons secundários são coletados pelo ânodo do CRT. ^[191] Os elétrons secundários gerados pelos fósforos precisam ser coletados para evitar o desenvolvimento de cargas na tela, o que levaria à redução do brilho da imagem ^[23] , uma vez que a carga repeliria o feixe de elétrons.

Os fósforos usados ​​​​em CRTs geralmente contêm metais de terras raras, ^{[307] [308] [285]} substituindo os fósforos dimmer anteriores. Os primeiros fósforos vermelho e verde continham cádmio, ^[309] e alguns fósforos CRT preto e branco também continham berílio na forma de silicato de zinco-berílio, ^[51] embora os fósforos brancos contendo cádmio, zinco e magnésio com prata, cobre ou manganês como dopantes fossem Também usado. ^[23] Os fósforos de terras raras usados ​​em CRTs são mais eficientes (produzem mais luz) do que os fósforos anteriores. ^[310]Os fósforos aderem à tela por causa de Van der Waals e de forças eletrostáticas. Os fósforos compostos por partículas menores aderem mais fortemente à tela. Os fósforos junto com o carbono usado para evitar sangramento leve (em CRTs coloridos) podem ser facilmente removidos por arranhões. ^{[136] [311]}

Várias dezenas de tipos de fósforos estavam disponíveis para CRTs. ^[312] Os fósforos foram classificados de acordo com cor, persistência, curvas de aumento e queda de luminância, cor dependendo da tensão anódica (para fósforos usados ​​em CRTs de penetração), uso pretendido, composição química, segurança, sensibilidade à queima e propriedades de emissão secundária . ^[313] Exemplos de fósforos de terras raras são óxido de ítrio para vermelho ^[314] e siliceto de ítrio para azul, ^{[ carece de fontes ]} , enquanto exemplos de fósforos anteriores são sulfeto de cobre e cádmio para vermelho,

Os fósforos SMPTE-C possuem propriedades definidas pelo padrão SMPTE-C, que define um espaço de cores de mesmo nome. O padrão prioriza a reprodução precisa de cores, o que foi dificultado pelos diferentes fósforos e espaços de cores usados ​​nos sistemas de cores NTSC e PAL. Os aparelhos de TV PAL têm uma reprodução de cores subjetivamente melhor devido ao uso de fósforos verdes saturados, que têm tempos de decaimento relativamente longos que são tolerados em PAL, uma vez que há mais tempo em PAL para o decaimento dos fósforos, devido à sua menor taxa de quadros. Os fósforos SMPTE-C foram usados ​​em monitores de vídeo profissionais. ^{[315] [316]}

O revestimento de fósforo em CRTs monocromáticos e coloridos pode ter um revestimento de alumínio em sua parte traseira usado para refletir a luz para frente, fornecer proteção contra íons para evitar a queima de íons por íons negativos no fósforo, gerenciar o calor gerado pelos elétrons que colidem contra o fósforo, [ ^{317 ]} evitam o acúmulo de estática que poderia repelir elétrons da tela, formar parte do ânodo e coletar os elétrons secundários gerados pelos fósforos na tela após serem atingidos pelo feixe de elétrons, fornecendo aos elétrons um caminho de retorno. ^{[318] [139] [319] [317] [23]} O feixe de elétrons passa através do revestimento de alumínio antes de atingir os fósforos na tela; o alumínio atenua a tensão do feixe de elétrons em cerca de 1 kv. ^{[320][23] [313]} Uma película ou laca pode ser aplicada aos fósforos para reduzir a rugosidade da superfície formada pelos fósforos para permitir que o revestimento de alumínio tenha uma superfície uniforme e evitar que ele toque no vidro da tela. ^{[321] [322]} Isso é conhecido como filmagem. ^[172] A laca contém solventes que são posteriormente evaporados; a laca pode ser rugosa quimicamente para causar a criação de um revestimento de alumínio com furos para permitir que os solventes escapem. ^[322]

Persistência de fósforo

Vários fósforos estão disponíveis dependendo das necessidades da aplicação de medição ou exibição. O brilho, a cor e a persistência da iluminação dependem do tipo de fósforo usado na tela CRT. Os fósforos estão disponíveis com persistências que variam de menos de um microssegundo a vários segundos. ^[323] Para observação visual de eventos transitórios breves, um fósforo de longa persistência pode ser desejável. Para eventos rápidos e repetitivos, ou de alta frequência, um fósforo de curta persistência é geralmente preferível. ^[324] A persistência do fósforo deve ser baixa o suficiente para evitar manchas ou artefatos fantasmas em altas taxas de atualização. ^[110]

Limitações e soluções alternativas

Florescendo

Variações na tensão do ânodo podem levar a variações no brilho em partes ou em toda a imagem, além de florescimento, encolhimento ou aumento ou redução do zoom da imagem. Tensões mais baixas levam ao florescimento e ao zoom, enquanto tensões mais altas fazem o oposto. ^{[325] [326]} Algum florescimento é inevitável, que pode ser visto como áreas brilhantes de uma imagem que se expandem, distorcem ou afastam as áreas mais escuras ao redor da mesma imagem. O florescimento ocorre porque as áreas brilhantes têm uma corrente de feixe de elétrons mais alta do canhão de elétrons, tornando o feixe mais largo e mais difícil de focar. A má regulação da tensão faz com que a tensão do foco e do ânodo diminua com o aumento da corrente do feixe de elétrons. ^[202]

Dominação

Doming é um fenômeno encontrado em alguns televisores CRT em que partes da máscara de sombra ficam aquecidas. Nas televisões que apresentam esse comportamento, ele tende a ocorrer em cenas de alto contraste nas quais há uma cena bastante escura com um ou mais pontos brilhantes localizados. À medida que o feixe de elétrons atinge a máscara de sombra nessas áreas, ele aquece de forma desigual. A máscara de sombra se deforma devido às diferenças de calor, o que faz com que o canhão de elétrons atinja os fósforos de cores erradas e as cores incorretas sejam exibidas na área afetada. ^[327] A expansão térmica faz com que a máscara de sombra se expanda em cerca de 100 mícrons. ^{[328] [329] [330] [331]}

Durante a operação normal, a máscara de sombra é aquecida a cerca de 80–90 °C. ^[332] As áreas claras das imagens aquecem a máscara de sombra mais do que as áreas escuras, levando ao aquecimento desigual da máscara de sombra e à deformação (florescimento) devido à expansão térmica causada pelo aquecimento pelo aumento da corrente do feixe de elétrons. ^{[333] [334]} A máscara de sombra geralmente é feita de aço, mas pode ser feita de Invar ^[115] (uma liga de níquel-ferro de baixa expansão térmica), pois suporta duas a três vezes mais corrente do que as máscaras convencionais sem empenamento perceptível , ^{[110] [335] [65]} ao mesmo tempo que torna mais fácil obter CRTs de resolução mais alta. ^[336]Revestimentos que dissipam o calor podem ser aplicados na máscara de sombra para limitar o florescimento ^{[337] [338]} em um processo chamado escurecimento. ^{[339] [340]}

Molas bimetálicas podem ser usadas em CRTs usados ​​em TVs para compensar a deformação que ocorre quando o feixe de elétrons aquece a máscara de sombra, causando expansão térmica. ^[64] A máscara de sombra é instalada na tela usando peças de metal ^[341] ou um trilho ou moldura ^{[342] [343] [344]} que é fundida ao funil ou ao vidro da tela respectivamente, ^[251] segurando a máscara de sombra em tensão para minimizar o empenamento (se a máscara for plana, usada em monitores de computador CRT de tela plana) e permitir maior brilho e contraste da imagem.

As telas da grade de abertura são mais brilhantes, pois permitem a passagem de mais elétrons, mas requerem fios de suporte. Eles também são mais resistentes ao empenamento. ^[110] Os CRTs coloridos precisam de tensões anódicas mais altas do que os CRTs monocromáticos para atingir o mesmo brilho, uma vez que a máscara de sombra bloqueia a maior parte do feixe de elétrons. As máscaras de slot ^[52] e especialmente as grades de abertura não bloqueiam tantos elétrons, resultando em uma imagem mais brilhante para uma determinada tensão anódica, mas os CRTs com grade de abertura são mais pesados. ^[115] As máscaras de sombra bloqueiam ^[345] 80–85% ^{[333] [332]} do feixe de elétrons, enquanto as grades de abertura permitem a passagem de mais elétrons. ^[346]

Alta voltagem

O brilho da imagem está relacionado à tensão do ânodo e ao tamanho dos CRTs, portanto, tensões mais altas são necessárias tanto para telas maiores ^[347] quanto para maior brilho da imagem. O brilho da imagem também é controlado pela corrente do feixe de elétrons. ^[230] Tensões anódicas e correntes de feixe de elétrons mais altas também significam maiores quantidades de raios X e geração de calor, uma vez que os elétrons têm maior velocidade e energia. ^[202] Vidro com chumbo e vidro especial de bário-estrôncio são usados ​​para bloquear a maioria das emissões de raios X.

Tamanho

O tamanho é limitado pela tensão anódica, pois exigiria uma rigidez dielétrica mais alta para evitar o arco elétrico (descarga corona) e as perdas elétricas e a geração de ozônio que ele causa, sem sacrificar o brilho da imagem. O peso do CRT, que se origina do vidro espesso necessário para sustentar o vácuo com segurança, impõe um limite prático ao tamanho de um CRT. ^[348] O monitor Sony PVM-4300 CRT de 43 polegadas pesa 440 libras (200 kg). ^[349] CRTs menores pesam significativamente menos, por exemplo, CRTs de 32 polegadas pesam até 163 libras (74 kg) e CRTs de 19 polegadas pesam até 60 libras (27 kg). Para efeito de comparação, uma TV de tela plana de 32 polegadas pesa apenas aprox. 18 libras (8,2 kg) e uma TV de tela plana de 19 polegadas pesa 6,5 ​​libras (2,9 kg). ^[350]

As máscaras de sombra tornam-se mais difíceis de fazer com o aumento da resolução e do tamanho. ^[336]

Limites impostos pela deflexão

Em altos ângulos de deflexão, resoluções e taxas de atualização (uma vez que resoluções e taxas de atualização mais altas exigem frequências significativamente mais altas a serem aplicadas às bobinas de deflexão horizontal), o jugo de deflexão começa a produzir grandes quantidades de calor, devido à necessidade de mover o feixe de elétrons em um ângulo mais alto, o que por sua vez requer quantidades exponencialmente maiores de energia. Por exemplo, para aumentar o ângulo de deflexão de 90 para 120°, o consumo de energia do garfo também deve subir de 40 watts para 80 watts, e para aumentá-lo ainda mais de 120 para 150°, a potência de deflexão deve subir novamente de 80 watts para 160 watts. Isso normalmente torna impraticáveis ​​os CRTs que vão além de certos ângulos de deflexão, resoluções e taxas de atualização, uma vez que as bobinas gerariam muito calor devido à resistência causada pelo efeito de pele, perdas de superfície e correntes parasitas e/ou possivelmente fazendo com que o vidro abaixo da bobina se torne condutor (à medida que a condutividade elétrica do vidro diminui com o aumento da temperatura). Alguns jugos de deflexão são projetados para dissipar o calor proveniente de sua operação. ^{[114] [351] [279] [352] [353] [354]} Ângulos de deflexão mais altos em CRTs coloridos afetam diretamente a convergência nos cantos da tela, o que requer circuitos de compensação adicionais para lidar com a potência e o formato do feixe de elétrons, levando a custos mais elevados e consumo de energia. ^{[355] [356]}Ângulos de deflexão maiores permitem que um CRT de um determinado tamanho seja mais fino, porém também impõem mais tensão no envelope do CRT, especialmente no painel, na vedação entre o painel e o funil e no funil. O funil precisa ser longo o suficiente para minimizar o estresse, pois um funil mais longo pode ser melhor moldado para reduzir o estresse. ^{[98] [357]}

Comparação com outras tecnologias

• Vantagens do LCD em relação ao CRT: Menor volume, consumo de energia e geração de calor, taxas de atualização mais altas (até 360 Hz), ^[358] taxas de contraste mais altas
• Vantagens do CRT sobre o LCD: Melhor reprodução de cores, sem desfoque de movimento, multissincronização disponível em muitos monitores, sem atraso de entrada ^[359]
• Vantagens do OLED sobre o CRT: menor volume, reprodução de cores semelhante, ^[359] taxas de contraste mais altas, taxas de atualização semelhantes (acima de 60 Hz, até 120 Hz) ^{[360] [361] [362]} exceto para monitores de computador. ^[363]

Nos CRTs, a taxa de atualização depende da resolução, ambas limitadas, em última análise, pela frequência máxima de varredura horizontal do CRT. O desfoque de movimento também depende do tempo de decaimento dos fósforos. Os fósforos que decaem muito lentamente para uma determinada taxa de atualização podem causar manchas ou desfoque de movimento na imagem. Na prática, os CRTs estão limitados a uma taxa de atualização de 160 Hz. ^[364] LCDs que podem competir com OLED (LCDs de camada dupla e mini-LED) não estão disponíveis em altas taxas de atualização, embora LCDs de pontos quânticos (QLEDs) estejam disponíveis em altas taxas de atualização (até 144 Hz) ^[365] e são competitivos na reprodução de cores com OLEDs. ^[366]

Os monitores CRT ainda podem superar os monitores LCD e OLED em atraso de entrada, pois não há processamento de sinal entre o CRT e o conector de exibição do monitor, uma vez que os monitores CRT geralmente usam VGA, que fornece um sinal analógico que pode ser alimentado diretamente para um CRT. Placas de vídeo projetadas para uso com CRTs podem ter um RAMDAC para gerar os sinais analógicos necessários ao CRT. ^{[367] [11]} Além disso, os monitores CRT geralmente são capazes de exibir imagens nítidas em várias resoluções, uma capacidade conhecida como multissincronização . ^[368] Devido a essas razões, os CRTs às vezes são preferidos pelos jogadores de PC, apesar de seu volume, peso e geração de calor. ^{[369] [359]}

Os CRTs tendem a ser mais duráveis ​​do que seus equivalentes de tela plana, ^[11] embora também existam LCDs especializados que têm durabilidade semelhante.

Tipos

Os CRTs foram produzidos em duas categorias principais: tubos de imagem e tubos de exibição. ^[69] Os tubos de imagem foram usados ​​em TVs, enquanto os tubos de exibição foram usados ​​em monitores de computador. Os tubos de exibição não tinham overscan e eram de resolução mais alta. Os CRTs de tubo de imagem têm overscan, o que significa que as bordas reais da imagem não são mostradas; isso foi planejado para permitir variações de ajuste entre TVs CRT, evitando que as bordas irregulares (devido ao florescimento) da imagem sejam mostradas na tela. A máscara de sombra pode ter ranhuras que refletem os elétrons que não atingem a tela devido ao overscan. ^{[370] [110]} Os tubos de imagem coloridos usados ​​​​em TVs também eram conhecidos como CPTs. ^[371] Os CRTs também são às vezes chamados de tubos de Braun. ^{[372] [373]}

CRTs monocromáticos

Se o CRT for preto e branco (P&B ou monocromático), há um único canhão de elétrons no pescoço e o funil é revestido internamente com alumínio aplicado por evaporação; o alumínio é evaporado no vácuo e condensado no interior do CRT. ^[172] O alumínio elimina a necessidade de armadilhas de íons , necessárias para evitar a queima de íons no fósforo, ao mesmo tempo que reflete a luz gerada pelo fósforo em direção à tela, gerenciando o calor e absorvendo elétrons proporcionando um caminho de retorno para eles; anteriormente os funis eram revestidos internamente com aquadag, utilizado porque pode ser aplicado como tinta; ^[161] os fósforos foram deixados sem revestimento. ^[23]O alumínio começou a ser aplicado em CRTs na década de 1950, revestindo o interior do CRT incluindo os fósforos, o que também aumentou o brilho da imagem, uma vez que o alumínio refletia a luz (que de outra forma seria perdida dentro do CRT) para o exterior do CRT. ^{[23] [374] [375] [376]} Em CRTs monocromáticos aluminizados, Aquadag é usado na parte externa. Há um único revestimento de alumínio cobrindo o funil e a tela. ^[172]

A tela, o funil e o gargalo são fundidos em um único envelope, possivelmente usando lacres de esmalte de chumbo, é feito um furo no funil onde é instalada a tampa do ânodo e em seguida são aplicados o fósforo, o aquadag e o alumínio. ^[67] Anteriormente, os CRTs monocromáticos usavam armadilhas de íons que exigiam ímãs; o ímã foi usado para desviar os elétrons dos íons mais difíceis de desviar, deixando os elétrons passarem e deixando os íons colidirem em uma folha de metal dentro do canhão de elétrons. ^{[377] [156] [317]} A queima de íons resulta em desgaste prematuro do fósforo. Como os íons são mais difíceis de desviar do que os elétrons, a queima dos íons deixa um ponto preto no centro da tela. ^{[156] [317]}

O aquadag interno ou revestimento de alumínio era o ânodo e servia para acelerar os elétrons em direção à tela, coletando-os após atingir a tela enquanto servia como capacitor junto com o revestimento externo do aquadag. A tela possui um único revestimento de fósforo uniforme e nenhuma máscara de sombra, tecnicamente sem limite de resolução. ^{[378] [163] [379]}

Os CRTs monocromáticos podem usar ímãs em anel para ajustar a centralização do feixe de elétrons e ímãs ao redor do garfo de deflexão para ajustar a geometria da imagem. ^{[271] [380]}

• 

  CRT monocromático mais antigo ^[381] sem alumínio, apenas aquadag

• 

  O canhão de elétrons de um CRT monocromático

CRTs coloridos

Os CRTs coloridos usam três fósforos diferentes que emitem luz vermelha, verde e azul, respectivamente. Eles são agrupados em listras (como nos designs de grade de abertura ) ou em grupos chamados "tríades" (como nos CRTs com máscara de sombra ). ^{[382] [383]}

Os CRTs coloridos possuem três canhões de elétrons, um para cada cor primária (vermelho, verde e azul) dispostos em linha reta (em linha) ou em uma configuração triangular equilátera (os canhões são geralmente construídos como uma única unidade). ^{[183] ​​[264] [384] [385] [386]} (A configuração triangular é frequentemente chamada de "canhão delta", com base em sua relação com a forma da letra grega delta Δ.) O arranjo dos fósforos é o igual ao dos canhões de elétrons. ^{[183] ​​[387]} Uma grade ou máscara absorve os elétrons que, de outra forma, atingiriam o fósforo errado. ^[388]

Um tubo de máscara de sombra usa uma placa de metal com pequenos orifícios, normalmente em configuração delta, colocados de forma que o feixe de elétrons ilumine apenas os fósforos corretos na face do tubo; ^[382] bloqueando todos os outros elétrons. ^[99] As máscaras de sombra que usam slots em vez de buracos são conhecidas como máscaras de slot. ^[11] Os buracos ou fendas são cônicos ^{[389] [390]} de modo que os elétrons que atingem o interior de qualquer buraco serão refletidos de volta, se não forem absorvidos (por exemplo, devido ao acúmulo de carga local), em vez de saltarem através do buraco para atingir um ponto aleatório (errado) na tela. Outro tipo de CRT colorido (Trinitron) usa uma grade de aberturade fios verticais tensionados para obter o mesmo resultado. ^[388] A máscara de sombra possui um único furo para cada tríade. ^[183] ​​A máscara de sombra geralmente fica 1/2 polegada atrás da tela. ^[115]

Os CRTs Trinitron eram diferentes de outros CRTs coloridos porque tinham um único canhão de elétrons com três cátodos, uma grade de abertura que deixa passar mais elétrons, aumentando o brilho da imagem (já que a grade de abertura não bloqueia tantos elétrons) e uma tela cilíndrica vertical , em vez de uma tela curva. ^[391]

Os três canhões de elétrons estão no pescoço (exceto para Trinitrons) e os fósforos vermelho, verde e azul na tela podem ser separados por uma grade ou matriz preta (chamada de faixa preta pela Toshiba). ^[66]

O funil é revestido com aquadag em ambos os lados, enquanto a tela possui um revestimento de alumínio separado aplicado a vácuo. ^{[183] ​​[114]} O revestimento de alumínio protege o fósforo dos íons, absorve os elétrons secundários, fornecendo-lhes um caminho de retorno, evitando que carreguem eletrostaticamente a tela, o que repeliria os elétrons e reduziria o brilho da imagem, reflete a luz dos fósforos para frente e ajuda a gerenciar o calor. Ele também serve como ânodo do CRT junto com o revestimento interno aquadag. O revestimento interno é conectado eletricamente a um eletrodo do canhão de elétrons por meio de molas, formando o ânodo final. ^{[184] [183]}O revestimento externo do aquadag é conectado ao terra, possivelmente por meio de uma série de molas ou de um arnês que faz contato com o aquadag. ^{[392] [393]}

Máscara de sombra

A máscara de sombra absorve ou reflete elétrons que, de outra forma, atingiriam os pontos de fósforo errados, ^[379] causando problemas de pureza de cor (descoloração das imagens); em outras palavras, quando configurada corretamente, a máscara de sombra ajuda a garantir a pureza da cor. ^[183] ​​Quando os elétrons atingem a máscara de sombra, eles liberam sua energia na forma de calor e raios-X. Se os elétrons tiverem muita energia devido a uma tensão anódica muito alta, por exemplo, a máscara de sombra pode deformar devido ao calor, o que também pode acontecer durante o cozimento Lehr a aprox. 435 °C da vedação de frita entre o painel frontal e o funil do CRT. ^{[345] [394]}

As máscaras de sombra foram substituídas nas TVs por máscaras de slot na década de 1970, uma vez que as máscaras de slot deixavam passar mais elétrons, aumentando o brilho da imagem. Máscaras de sombra podem ser conectadas eletricamente ao ânodo do CRT. ^{[395] [52] [396] [397]} Trinitron usou um único canhão de elétrons com três cátodos em vez de três canhões completos. Os monitores CRT de PC geralmente usam máscaras de sombra, exceto Trinitron da Sony, Diamondtron da Mitsubishi e Cromaclear da NEC ; Trinitron e Diamondtron usam grades de abertura enquanto Cromaclear usa uma máscara de slot. Alguns CRTs de máscara de sombra possuem fósforos coloridos com diâmetro menor do que os feixes de elétrons usados ​​​​para iluminá-los, ^[398] com a intenção de cobrir todo o fósforo, aumentando o brilho da imagem.^[399] As máscaras de sombra podem ser prensadas em uma forma curva. ^{[400] [401] [402]}

Fabricação de tela

Os primeiros CRTs coloridos não tinham uma matriz preta, que foi introduzida pela Zenith em 1969 e pela Panasonic em 1970. ^{[399] [403] [131]} A matriz preta elimina o vazamento de luz de um fósforo para outro, uma vez que a matriz preta isola o fósforo pontos um do outro, então parte do feixe de elétrons toca a matriz preta. Isto também é necessário devido à deformação da máscara de sombra. ^{[66] [398]} O sangramento de luz ainda pode ocorrer devido a elétrons perdidos atingindo os pontos de fósforo errados. Em altas resoluções e taxas de atualização, os fósforos recebem apenas uma quantidade muito pequena de energia, limitando o brilho da imagem. ^[336]

Vários métodos foram usados ​​para criar a matriz preta. Um método revestiu a tela com fotorresistente, como fotorresistente de álcool polivinílico sensibilizado por dicromato, que foi então seco e exposto; as áreas não expostas foram removidas e toda a tela foi revestida com grafite coloidal para criar um filme de carbono, e então o peróxido de hidrogênio foi usado para remover o fotorresiste restante junto com o carbono que estava em cima dele, criando buracos que por sua vez criaram a matriz preta . O fotorresistente tinha que ter a espessura correta para garantir adesão suficiente à tela, enquanto a etapa de exposição tinha que ser controlada para evitar buracos muito pequenos ou grandes com bordas irregulares causadas pela difração de luz, limitando em última análise a resolução máxima de cores grandes. CRTs. ^[398]Os buracos foram então preenchidos com fósforo usando o método descrito acima. Outro método utilizou fósforos suspensos em um sal de diazônio aromático que aderiu à tela quando exposto à luz; os fósforos foram aplicados e depois expostos para que aderissem à tela, repetindo o processo uma vez para cada cor. Em seguida, carbono foi aplicado nas áreas restantes da tela enquanto expunha toda a tela à luz para criar a matriz preta, e um processo de fixação usando uma solução aquosa de polímero foi aplicado à tela para tornar os fósforos e a matriz preta resistentes à água. ^[403] Cromo preto pode ser usado em vez de carbono na matriz preta. ^[398] Outros métodos também foram usados. ^{[404] [405] [406] [407]}

Os fósforos são aplicados por fotolitografia . O lado interno da tela é revestido com partículas de fósforo suspensas em pasta fotorresistente de PVA, ^{[408] [409]} que é então seca usando luz infravermelha, ^[410] exposta e revelada. A exposição é feita por meio de um “farol” que utiliza uma fonte de luz ultravioleta com lente corretora para permitir que o CRT alcance a pureza da cor. Máscaras de sombra removíveis com clipes de mola são usadas como fotomáscaras. O processo é repetido com todas as cores. Normalmente o fósforo verde é o primeiro a ser aplicado. ^{[183] ​​[411] [412] [413]}Após a aplicação do fósforo, a tela é cozida para eliminar quaisquer produtos químicos orgânicos (como o PVA que foi usado para depositar o fósforo) que possam permanecer na tela. ^{[403] [414]} Alternativamente, os fósforos podem ser aplicados em uma câmara de vácuo evaporando-os e permitindo-lhes condensar na tela, criando um revestimento muito uniforme. ^[231] Os primeiros CRTs coloridos tiveram seus fósforos depositados usando serigrafia. ^[44] Os fósforos podem ter filtros de cores sobre eles (de frente para o observador), conter pigmento da cor emitida pelo fósforo, ^{[415] [308]} ou ser encapsulados em filtros de cores para melhorar a pureza e a reprodução da cor enquanto reduzem o brilho. ^{[412] [397]}A má exposição devido à luz insuficiente leva a uma fraca adesão do fósforo à tela, o que limita a resolução máxima de um CRT, já que os pontos de fósforo menores necessários para resoluções mais altas não podem receber tanta luz devido ao seu tamanho menor. ^[416]

Depois que a tela é revestida com fósforo e alumínio e a máscara de sombra instalada nela, a tela é colada ao funil usando uma frita de vidro que pode conter de 65 a 88% de óxido de chumbo em peso. O óxido de chumbo é necessário para que a frita de vidro tenha uma temperatura de fusão baixa. O óxido de boro (III) também pode estar presente para estabilizar a frita, com pó de alumina como pó de enchimento para controlar a expansão térmica da frita. ^{[417] [145] [7]} A frita pode ser aplicada como uma pasta consistindo de partículas de frita suspensas em acetato de amila ou em um polímero com um monômero de metacrilato de alquil junto com um solvente orgânico para dissolver o polímero e o monômero. ^{[418] [419]}O CRT é então assado em um forno chamado Lehr, para curar a frita, selando o funil e a tela. A frita contém uma grande quantidade de chumbo, fazendo com que os CRTs coloridos contenham mais chumbo do que seus equivalentes monocromáticos. Os CRTs monocromáticos, por outro lado, não requerem frita; o funil pode ser fundido diretamente ao vidro ^[99] derretendo e unindo as bordas do funil e da tela por meio de chamas de gás. A frita é usada em CRTs coloridos para evitar a deformação da máscara de sombra e da tela durante o processo de fusão. As bordas da tela e do funil do CRT nunca derretem. ^[183] ​​Um primer pode ser aplicado nas bordas do funil e da tela antes da aplicação da pasta de frita para melhorar a adesão. ^[420]O cozimento Lehr consiste em várias etapas sucessivas que aquecem e depois resfriam o CRT gradualmente até atingir uma temperatura de 435 a 475 °C ^[418] (outras fontes podem indicar temperaturas diferentes, como 440 °C) ^[421] Após o Lehr Asse, o CRT é lavado com ar ou nitrogênio para remover contaminantes, o canhão de elétrons é inserido e selado no pescoço do CRT e um vácuo é formado no CRT. ^{[422] [206]}

Convergência e pureza em CRTs coloridos

Devido às limitações na precisão dimensional com a qual os CRTs podem ser fabricados economicamente, não tem sido praticamente possível construir CRTs coloridos nos quais três feixes de elétrons pudessem ser alinhados para atingir os fósforos da respectiva cor em uma coordenação aceitável, apenas com base na geometria. configuração dos eixos do canhão de elétrons e posições de abertura do canhão, aberturas da máscara de sombra, etc. A máscara de sombra garante que um feixe atingirá apenas pontos de certas cores de fósforos, mas pequenas variações no alinhamento físico das partes internas entre CRTs individuais causarão variações no alinhamento exato dos feixes através da máscara de sombra, permitindo que alguns elétrons, por exemplo, do feixe vermelho atinjam, digamos, fósforos azuis, a menos que alguma compensação individual seja feita para a variação entre os tubos individuais.

A convergência e a pureza das cores são dois aspectos deste único problema. Em primeiro lugar, para uma reprodução de cores correta é necessário que, independentemente de onde os feixes sejam desviados na tela, todos os três atinjam o mesmo ponto (e passem nominalmente pelo mesmo orifício ou fenda) na máscara de sombra. ^{[ esclarecimento necessário ]} Isso é chamado de convergência. ^[423] Mais especificamente, a convergência no centro da tela (sem campo de deflexão aplicado pelo jugo) é chamada de convergência estática, e a convergência sobre o resto da área da tela (especialmente nas bordas e cantos) é chamada de dinâmica. convergência. ^[116]Os feixes podem convergir no centro da tela e ainda assim se afastarem um do outro à medida que são desviados em direção às bordas; diria-se que tal CRT tem boa convergência estática, mas fraca convergência dinâmica. Em segundo lugar, cada feixe deve atingir apenas os fósforos da cor que pretende atingir e nenhuma outra. Isso é chamado de pureza. Assim como a convergência, existe pureza estática e pureza dinâmica, com os mesmos significados de “estático” e “dinâmico” que para convergência. Convergência e pureza são parâmetros distintos; um CRT pode ter boa pureza, mas baixa convergência, ou vice-versa. A má convergência causa "sombras" ou "fantasmas" de cores ao longo das bordas e contornos exibidos, como se a imagem na tela fosse impressa em talhe-docecom registro ruim. A baixa pureza faz com que os objetos na tela pareçam desbotados enquanto suas bordas permanecem nítidas. Problemas de pureza e convergência podem ocorrer ao mesmo tempo, na mesma ou em diferentes áreas da tela ou em ambas em toda a tela, e de maneira uniforme ou em maior ou menor grau em diferentes partes da tela.

A solução para os problemas de convergência estática e pureza é um conjunto de anéis magnéticos de alinhamento de cores instalados ao redor do pescoço do CRT. ^[424] Esses ímãs permanentes fracos móveis são geralmente montados na extremidade traseira do conjunto do garfo de deflexão e são ajustados na fábrica para compensar qualquer pureza estática e erros de convergência que são intrínsecos ao tubo não ajustado. Normalmente existem dois ou três pares de dois ímãs em forma de anéis feitos de plástico impregnado com um material magnético, com seus campos magnéticos paralelos aos planos dos ímãs, que são perpendiculares aos eixos do canhão de elétrons. Freqüentemente, um anel tem dois pólos, outro tem 4 e o anel restante tem 6 pólos. ^[425]Cada par de anéis magnéticos forma um único ímã efetivo cujo vetor de campopode ser ajustado total e livremente (tanto na direção quanto na magnitude). Ao girar um par de ímãs um em relação ao outro, seu alinhamento de campo relativo pode ser variado, ajustando a intensidade de campo efetiva do par. (À medida que giram um em relação ao outro, o campo de cada ímã pode ser considerado como tendo dois componentes opostos em ângulos retos, e esses quatro componentes [dois de cada para dois ímãs] formam dois pares, um par reforçando um ao outro e o outro par se opondo e cancelando-se mutuamente. Girando para longe do alinhamento, os componentes do campo de reforço mútuo dos ímãs diminuem à medida que são trocados por componentes crescentes opostos e cancelando-se mutuamente.) Ao girar um par de ímãs juntos, preservando o ângulo relativo entre eles, a direção de seu coletivo campo magnético pode ser variado. Geral, ajustar todos os ímãs de convergência/pureza permite que uma leve deflexão do feixe de elétrons ou deslocamento lateral seja aplicada, o que compensa pequenos erros de convergência estática e pureza intrínsecos ao tubo não calibrado. Depois de ajustados, esses ímãs geralmente são colados no lugar, mas normalmente podem ser liberados e reajustados em campo (por exemplo, em uma oficina de conserto de TV), se necessário.

Em alguns CRTs, ímãs fixos ajustáveis ​​adicionais são adicionados para convergência dinâmica ou pureza dinâmica em pontos específicos da tela, normalmente perto dos cantos ou bordas. O ajuste adicional da convergência dinâmica e da pureza normalmente não pode ser feito passivamente, mas requer circuitos de compensação ativos, um para corrigir a convergência horizontalmente e outro para corrigi-la verticalmente. O garfo de deflexão contém bobinas de convergência, um conjunto de duas por cor, enroladas no mesmo núcleo, às quais são aplicados os sinais de convergência. Isso significa 6 bobinas de convergência em grupos de 3, com 2 bobinas por grupo, sendo uma bobina para correção de convergência horizontal e outra para correção de convergência vertical, com cada grupo compartilhando um núcleo. Os grupos são separados 120° um do outro. A convergência dinâmica é necessária porque a frente do CRT e a máscara de sombra não são esféricas, compensando a desfocagem do feixe de elétrons e o astigmatismo. O fato de a tela CRT não ser esférica^[426] leva a problemas de geometria que podem ser corrigidos usando um circuito. ^[427] Os sinais utilizados para convergência são formas de onda parabólicas derivadas de três sinais vindos de um circuito de saída vertical. O sinal parabólico é alimentado nas bobinas de convergência, enquanto os outros dois são sinais dente de serra que, quando misturados com os sinais parabólicos, criam o sinal necessário para a convergência. Um resistor e um diodo são usados ​​para travar o sinal de convergência no centro da tela para evitar que ele seja afetado pela convergência estática. Os circuitos de convergência horizontal e vertical são semelhantes. Cada circuito possui dois ressonadores, um geralmente sintonizado em 15.625 Hz e outro em 31.250 Hz, que ajustam a frequência do sinal enviado às bobinas de convergência. ^[428]A convergência dinâmica pode ser realizada usando campos eletrostáticos quadrupolos no canhão de elétrons. ^[429] Convergência dinâmica significa que o feixe de elétrons não viaja em uma linha perfeitamente reta entre as bobinas de deflexão e a tela, uma vez que as bobinas de convergência fazem com que ele fique curvado para se conformar à tela.

O sinal de convergência pode, em vez disso, ser um sinal dente de serra com uma leve aparência de onda senoidal; a parte da onda senoidal é criada usando um capacitor em série com cada bobina de deflexão. Neste caso, o sinal de convergência é utilizado para acionar as bobinas de deflexão. A parte senoidal do sinal faz com que o feixe de elétrons se mova mais lentamente perto das bordas da tela. Os capacitores usados ​​para criar o sinal de convergência são conhecidos como capacitores s. Este tipo de convergência é necessário devido aos altos ângulos de deflexão e às telas planas de muitos monitores CRT de computador. O valor dos capacitores s deve ser escolhido com base na taxa de varredura do CRT, portanto, os monitores multissincronizados devem ter conjuntos diferentes de capacitores s, um para cada taxa de atualização. ^[110]

A convergência dinâmica pode, em vez disso, ser realizada em alguns CRTs usando apenas os ímãs de anel, ímãs colados ao CRT, e variando a posição do garfo de deflexão, cuja posição pode ser mantida usando parafusos de fixação, uma braçadeira e cunhas de borracha. ^{[116] [430]} CRTs com ângulo de deflexão de 90° podem usar "autoconvergência" sem convergência dinâmica, o que junto com o arranjo de tríade em linha, elimina a necessidade de bobinas de convergência separadas e circuitos relacionados, reduzindo custos. complexidade e profundidade CRT em 10 milímetros. A autoconvergência funciona por meio de campos magnéticos “não uniformes”. A convergência dinâmica é necessária em CRTs com ângulo de deflexão de 110°, e enrolamentos quadrupolo no garfo de deflexão em uma determinada frequência também podem ser usados ​​para convergência dinâmica. ^[431]

A convergência dinâmica de cores e a pureza são uma das principais razões pelas quais, até o final de sua história, os CRTs eram de pescoço longo (profundos) e tinham faces curvadas biaxialmente; essas características de design geométrico são necessárias para convergência e pureza de cores dinâmicas passivas intrínsecas. Somente a partir da década de 1990 foram disponibilizados circuitos sofisticados de compensação de convergência dinâmica ativa que tornaram viáveis ​​​​os CRTs de pescoço curto e face plana. Esses circuitos de compensação ativa usam o garfo de deflexão para ajustar com precisão a deflexão do feixe de acordo com a localização alvo do feixe. As mesmas técnicas (e os principais componentes do circuito) também tornam possível o ajuste da rotação da imagem de exibição, inclinação e outros parâmetros complexos de geometria raster por meio de componentes eletrônicos sob controle do usuário. ^[110]

Os canhões são alinhados entre si (convergentes) por meio de anéis de convergência colocados fora do pescoço; há um anel por arma. Os anéis têm pólos norte e sul. Existem 4 conjuntos de anéis, um para ajustar a convergência RGB, um segundo para ajustar a convergência de vermelho e azul, um terceiro para ajustar o deslocamento vertical do raster e um quarto para ajustar a pureza. O deslocamento raster vertical ajusta a retidão da linha de varredura. Os CRTs também podem empregar circuitos de convergência dinâmica, que garantem a convergência correta nas bordas do CRT. Ímãs de Permalloy também podem ser usados ​​para corrigir a convergência nas bordas. A convergência é realizada com a ajuda de um padrão hachurado (grade). ^{[432] [433]} Outros CRTs podem usar ímãs que são empurrados para dentro e para fora em vez de anéis. ^[393]Nos primeiros CRTs coloridos, os buracos na máscara de sombra tornavam-se progressivamente menores à medida que se estendiam para fora do centro da tela, para ajudar na convergência. ^[399]

Blindagem magnética e desmagnetização

Se a máscara de sombra ou grade de abertura ficar magnetizada, seu campo magnético altera os caminhos dos feixes de elétrons. Isso causa erros de "pureza de cor", pois os elétrons não seguem mais apenas os caminhos pretendidos e alguns atingirão alguns fósforos de cores diferentes daquela pretendida. Por exemplo, alguns elétrons do feixe vermelho podem atingir fósforos azuis ou verdes, impondo uma tonalidade magenta ou amarela a partes da imagem que deveriam ser vermelhas puras. (Este efeito está localizado numa área específica do ecrã se a magnetização estiver localizada.) Portanto, é importante que a máscara de sombra ou a grelha de abertura não sejam magnetizadas. O campo magnético da Terra pode afetar a pureza da cor do CRT. ^[432]Por causa disso, alguns CRTs possuem blindagens magnéticas externas sobre seus funis. A blindagem magnética pode ser feita de ferro macio ou aço macio e conter uma bobina de desmagnetização. ^[434] A blindagem magnética e a máscara de sombra podem ficar permanentemente magnetizadas pelo campo magnético da Terra, afetando negativamente a pureza da cor quando o CRT é movido. Este problema é resolvido com uma bobina de desmagnetização integrada, encontrada em muitas TVs e monitores de computador. A desmagnetização pode ser automática, ocorrendo sempre que o CRT é ligado. ^{[435] [183]} ​​A blindagem magnética também pode ser interna, ficando na parte interna do funil do CRT. ^{[436] [437] [110] [438] [439] [440]}

Os monitores CRT coloridos em aparelhos de televisão e monitores de computador geralmente possuem uma bobina de desmagnetização (desmagnetização) integrada montada ao redor do perímetro da face do CRT. Ao ligar o display CRT, o circuito de desmagnetização produz uma breve corrente alternada através da bobina que diminui para zero em alguns segundos, produzindo um campo magnético alternado decrescente da bobina. Este campo de desmagnetização é forte o suficiente para remover a magnetização da máscara de sombra na maioria dos casos, mantendo a pureza da cor. ^{[441] [442]}Em casos incomuns de magnetização forte, onde o campo de desmagnetização interno não é suficiente, a máscara de sombra pode ser desmagnetizada externamente com um desmagnetizador ou desmagnetizador portátil mais forte. No entanto, um campo magnético excessivamente forte, seja alternado ou constante, pode deformar mecanicamente (dobrar) a máscara de sombra, causando uma distorção permanente da cor na tela que se parece muito com um efeito de magnetização.

Resolução

Dot pitch define a resolução máxima da tela, assumindo CRTs de arma delta. Nestes, à medida que a resolução digitalizada se aproxima da resolução de densidade de pontos, aparece moiré , pois os detalhes exibidos são mais finos do que a máscara de sombra pode renderizar. ^[443] Entretanto, os monitores com grade de abertura não sofrem de moiré vertical, porque suas listras de fósforo não têm detalhes verticais. Em CRTs menores, essas tiras mantêm a posição por si mesmas, mas CRTs com grade de abertura maiores requerem uma ou duas tiras de suporte transversais (horizontais); um para CRTs menores e dois para CRTs maiores. Os fios de suporte bloqueiam os elétrons, fazendo com que os fios fiquem visíveis. ^[444]Nos CRTs com grade de abertura, o pitch dos pontos é substituído pelo pitch das listras. A Hitachi desenvolveu a máscara de sombra Enhanced Dot Pitch (EDP), que usa furos ovais em vez de circulares, com respectivos pontos ovais de fósforo. ^[397] O moiré é reduzido em CRTs de máscara de sombra, organizando os orifícios na máscara de sombra em um padrão semelhante a um favo de mel. ^[110]

CRTs de projeção

Os CRTs de projeção foram usados ​​em projetores CRT e televisores CRT de retroprojeção , e geralmente são pequenos (tendo de 7 a 9 polegadas de diâmetro); ^[260] possuem um fósforo que gera luz vermelha, verde ou azul, tornando-os CRTs monocromáticos; ^[445] e são semelhantes em construção a outros CRTs monocromáticos. CRTs de projeção maiores em geral duravam mais e eram capazes de fornecer níveis de brilho e resolução mais elevados, mas também eram mais caros. ^{[446] [447]} Os CRTs de projeção têm uma tensão anódica incomumente alta para seu tamanho (como 27 ou 25 kV para um CRT de projeção de 5 ou 7 polegadas, respectivamente), [448] [ ^{449 ]}e um cátodo de tungstênio/bário especialmente fabricado (em vez do óxido de bário puro normalmente usado) que consiste em átomos de bário incorporados em 20% de tungstênio poroso ou aluminatos de bário e cálcio ou de óxidos de bário, cálcio e alumínio revestidos em tungstênio poroso; o bário se difunde através do tungstênio para emitir elétrons. ^[450] O cátodo especial pode fornecer 2mA de corrente em vez de 0,3mA dos cátodos normais, ^{[451] [450] [224] [163]}o que os torna brilhantes o suficiente para serem usados ​​como fontes de luz para projeção. A alta tensão anódica e o cátodo especialmente fabricado aumentam a tensão e a corrente, respectivamente, do feixe de elétrons, o que aumenta a luz emitida pelos fósforos, e também a quantidade de calor gerada durante a operação; isso significa que os CRTs dos projetores precisam de resfriamento. A tela geralmente é resfriada usando um recipiente (a tela faz parte do recipiente) com glicol; o próprio glicol pode ser tingido, ^[452] ou o glicol incolor pode ser usado dentro de um recipiente que pode ser colorido (formando uma lente conhecida como elemento c). Lentes coloridas ou glicol são usadas para melhorar a reprodução das cores em detrimento do brilho e são usadas apenas em CRTs vermelhos e verdes. ^{[453] [454]}Cada CRT possui seu próprio glicol, que tem acesso a uma bolha de ar para permitir que o glicol encolha e expanda à medida que esfria e aquece. Os CRTs de projetores podem ter anéis de ajuste assim como os CRTs coloridos para ajustar o astigmatismo, ^[455] que é a queima do feixe de elétrons (luz dispersa semelhante a sombras). ^[456] Possuem três anéis de ajuste; um com dois pólos, um com quatro pólos e outro com 6 pólos. Quando ajustado corretamente, o projetor pode exibir pontos perfeitamente redondos sem reflexos. ^[457] As telas utilizadas nos CRTs de projeção eram mais transparentes que o normal, com transmitância de 90%. ^[114] Os primeiros CRTs de projeção foram feitos em 1933. ^[458]

Os projetores CRT estavam disponíveis com foco eletrostático e eletromagnético, sendo este último mais caro. A focagem eletrostática usava componentes eletrônicos para focar o feixe de elétrons, juntamente com ímãs de focagem ao redor do pescoço do CRT para ajustes finos de focagem. Este tipo de focagem degradou-se com o tempo. A focagem eletromagnética foi introduzida no início da década de 1990 e incluía uma bobina de focagem eletromagnética além dos ímãs de focagem já existentes. A focagem eletromagnética foi muito mais estável durante a vida útil do CRT, mantendo 95% de sua nitidez até o final da vida útil do CRT. ^[459]

Tubo de índice de feixe

Tubos de índice de feixe , também conhecidos como Uniray, Apple CRT ou Indextron, ^[460] foi uma tentativa na década de 1950 da Philco de criar um CRT colorido sem máscara de sombra, eliminando problemas de convergência e pureza e permitindo CRTs mais rasos com maior deflexão. ângulos. ^[461] Também exigia uma fonte de alimentação de tensão mais baixa para o ânodo final, uma vez que não utilizava máscara de sombra, que normalmente bloqueia cerca de 80% dos elétrons gerados pelo canhão de elétrons. A falta de uma máscara de sombra também o tornou imune ao campo magnético da Terra, ao mesmo tempo que tornou desnecessária a desmagnetização e aumentou o brilho da imagem. ^[462]Foi construído de forma semelhante a um CRT monocromático, com um revestimento externo aquadag, um revestimento interno de alumínio e um único canhão de elétrons, mas com uma tela com um padrão alternado de listras de fósforo vermelho, verde, azul e UV (índice) (semelhante a um Trinitron) com um tubo fotomultiplicador montado lateralmente ^{[463] [462]} ou fotodiodo apontado para a parte traseira da tela e montado no funil do CRT, para rastrear o feixe de elétrons para ativar os fósforos separadamente um do outro usando o mesmo feixe de elétrons. Apenas a faixa de fósforo do índice foi usada para rastreamento, e foi o único fósforo que não foi coberto por uma camada de alumínio. ^[320] Foi arquivado devido à precisão necessária para produzi-lo. ^{[464] [465]}Foi revivido pela Sony na década de 1980 como Indextron, mas sua adoção foi limitada, pelo menos em parte devido ao desenvolvimento de monitores LCD. Os CRTs de índice de feixe também sofriam de taxas de contraste ruins de apenas cerca de 50:1, uma vez que alguma emissão de luz pelos fósforos era exigida o tempo todo pelos fotodiodos para rastrear o feixe de elétrons. Permitiu projetores CRT coloridos CRT únicos devido à falta de máscara de sombra; normalmente os projetores CRT usam três CRTs, um para cada cor, ^[466]uma vez que muito calor é gerado devido à alta tensão anódica e corrente do feixe, tornando uma máscara de sombra impraticável e ineficiente, uma vez que se deformaria sob o calor produzido (as máscaras de sombra absorvem a maior parte do feixe de elétrons e, portanto, a maior parte da energia transportado pelos elétrons relativísticos); os três CRTs significavam que um procedimento complicado de calibração e ajuste ^[467] tinha que ser realizado durante a instalação do projetor, e mover o projetor exigiria que ele fosse recalibrado. Um único CRT significou que a necessidade de calibração foi eliminada, mas o brilho foi reduzido, pois a tela CRT teve que ser usada para três cores, em vez de cada cor ter sua própria tela CRT. ^[460]Um padrão de listras também impõe um limite de resolução horizontal; em contraste, os projetores CRT de três telas não têm limite de resolução teórico, devido ao fato de possuírem revestimentos de fósforo únicos e uniformes.

CRTs planos

CRTs planos são aqueles com tela plana. Apesar de possuírem uma tela plana, eles podem não ser totalmente planos, principalmente na parte interna, apresentando uma curvatura bastante aumentada. Uma exceção notável é o LG Flatron (fabricado pela LG.Philips Displays , mais tarde LP Displays), que é verdadeiramente plano por fora e por dentro, mas possui um painel de vidro colado na tela com uma faixa de aro tensionada para fornecer proteção contra implosão. Esses CRTs completamente planos foram introduzidos pela primeira vez pela Zenith em 1986 e usavam máscaras de sombra planas tensionadas, onde a máscara de sombra é mantida sob tensão, proporcionando maior resistência ao florescimento. ^{[468] [469] [470] [251] [342] [471]} Os CRTs planos apresentam vários desafios, como a deflexão. Boosters de deflexão vertical são necessários para aumentar a quantidade de corrente enviada às bobinas de deflexão vertical para compensar a curvatura reduzida. ^[278] Os CRTs usados ​​​​no Sinclair TV80 e em muitos Sony Watchmans eram planos, pois não eram profundos e suas telas frontais eram planas, mas seus canhões de elétrons eram colocados em um lado da tela. ^{[472] [473]} O TV80 usava deflexão eletrostática ^[474] enquanto o Watchman usava deflexão magnética com uma tela de fósforo curvada para dentro. CRTs semelhantes foram usados ​​​​em campainhas de vídeo. ^[475]

• 

  A lateral de um CRT monocromático Sony Watchman. Um dos pares de bobinas de deflexão é facilmente perceptível.

CRTs de radar

CRTs de radar como o 7JP4 tinham uma tela circular e escaneavam o feixe do centro para fora. O garfo de deflexão girou, fazendo com que a viga girasse de forma circular. ^[476] A tela geralmente tinha duas cores, geralmente uma cor brilhante de curta persistência que só aparecia quando o feixe examinava a tela e um brilho residual de fósforo de longa persistência. Quando o feixe atinge o fósforo, o fósforo ilumina intensamente, e quando o feixe sai, o brilho residual mais fraco e de longa persistência permaneceria aceso onde o feixe atingiu o fósforo, ao lado dos alvos do radar que foram "escritos" pelo feixe, até que o feixe reacenda. -bateu no fósforo. ^{[477] [478]}

CRTs osciloscópios

Nos CRTs de osciloscópios , a deflexão eletrostática é usada, em vez da deflexão magnética comumente usada em televisores e outros CRTs grandes. O feixe é desviado horizontalmente pela aplicação de um campo elétricoentre um par de placas à esquerda e à direita e verticalmente aplicando um campo elétrico às placas acima e abaixo. As televisões usam deflexão magnética em vez de eletrostática porque as placas de deflexão obstruem o feixe quando o ângulo de deflexão é tão grande quanto o necessário para tubos que são relativamente curtos para seu tamanho. Alguns CRTs de osciloscópios incorporam ânodos pós-deflexão (PDAs) em formato de espiral para garantir um potencial anódico uniforme em todo o CRT e operar em até 15.000 volts. Nos CRTs PDA o feixe de elétrons é desviado antes de ser acelerado, melhorando a sensibilidade e a legibilidade, principalmente na análise de pulsos de tensão com ciclos de trabalho curtos. ^{[479] [155] [480]}

Placa microcanal

Ao exibir eventos rápidos e únicos, o feixe de elétrons deve desviar muito rapidamente, com poucos elétrons colidindo na tela, levando a uma imagem fraca ou invisível na tela. Os CRTs de osciloscópio projetados para sinais muito rápidos podem fornecer uma exibição mais brilhante ao passar o feixe de elétrons através de uma placa de microcanal pouco antes de atingir a tela. Através do fenômeno da emissão secundária , esta placa multiplica o número de elétrons que chegam à tela de fósforo, proporcionando uma melhoria significativa na taxa de escrita (brilho) e também melhorou a sensibilidade e o tamanho do ponto. ^{[481] [482]}

Gratículas

A maioria dos osciloscópios possui uma gratícula como parte da exibição visual, para facilitar as medições. A gratícula pode ser marcada permanentemente dentro da face do CRT, ou pode ser uma placa externa transparente feita de vidro ou plástico acrílico . Uma gratícula interna elimina o erro de paralaxe , mas não pode ser alterada para acomodar diferentes tipos de medições. ^[483] Os osciloscópios comumente fornecem um meio para a gratícula ser iluminada lateralmente, o que melhora sua visibilidade. ^[484]

Tubos de armazenamento de imagens

Eles são encontrados em osciloscópios analógicos de armazenamento de fósforo . Eles são diferentes dos osciloscópios de armazenamento digital que dependem de memória digital de estado sólido para armazenar a imagem.

Onde um único evento breve é ​​monitorado por um osciloscópio, tal evento será exibido por um tubo convencional apenas enquanto realmente ocorrer. O uso de um fósforo de longa persistência pode permitir que a imagem seja observada após o evento, mas apenas por alguns segundos, na melhor das hipóteses. Esta limitação pode ser superada pelo uso de um tubo de raios catódicos de armazenamento de visão direta (tubo de armazenamento). Um tubo de armazenamento continuará a exibir o evento após sua ocorrência, até que seja apagado. Um tubo de armazenamento é semelhante a um tubo convencional, exceto que é equipado com uma grade metálica revestida com um dielétrico.camada localizada imediatamente atrás da tela de fósforo. Uma tensão aplicada externamente à malha garante inicialmente que toda a malha esteja em um potencial constante. Esta malha é constantemente exposta a um feixe de elétrons de baixa velocidade proveniente de um 'canhão de inundação' que opera independentemente do canhão principal. Este canhão de inundação não é desviado como o canhão principal, mas “ilumina” constantemente toda a malha de armazenamento. A carga inicial na malha de armazenamento é tal que repele os elétrons do canhão de inundação, que são impedidos de atingir a tela de fósforo.

Quando o canhão de elétrons principal grava uma imagem na tela, a energia do feixe principal é suficiente para criar um “alívio potencial” na malha de armazenamento. As áreas onde esse relevo é criado não repelem mais os elétrons do canhão de inundação que agora passam pela malha e iluminam a tela de fósforo. Conseqüentemente, a imagem que foi brevemente traçada pelo canhão principal continua a ser exibida após ter ocorrido. A imagem pode ser 'apagada' reabastecendo a tensão externa à malha restaurando seu potencial constante. O tempo durante o qual a imagem pode ser exibida foi limitado porque, na prática, o canhão de inundação neutraliza lentamente a carga na malha de armazenamento. Uma forma de permitir que a imagem seja retida por mais tempo é desligar temporariamente o canhão de inundação. É então possível que a imagem seja retida por vários dias. A maioria dos tubos de armazenamento permite que uma tensão mais baixa seja aplicada à malha de armazenamento, o que restaura lentamente o estado de carga inicial. Variando esta tensão obtém-se uma persistência variável. Desligar a pistola de inundação e a alimentação de tensão para a malha de armazenamento permite que tal tubo opere como um tubo de osciloscópio convencional.^[485]

Monitores vetoriais

Monitores vetoriais foram usados ​​nos primeiros sistemas de design auxiliado por computador ^[486] e estão em alguns jogos de arcade do final da década de 1970 a meados da década de 1980, como Asteroids . ^[487] Eles desenham gráficos ponto a ponto, em vez de digitalizar um raster. CRTs monocromáticos ou coloridos podem ser usados ​​em monitores vetoriais, e os princípios essenciais do design e operação do CRT são os mesmos para qualquer tipo de monitor; a principal diferença está nos padrões e circuitos de deflexão do feixe.

Tubos de armazenamento de dados

O tubo Williams ou tubo Williams-Kilburn era um tubo de raios catódicos usado para armazenar eletronicamente dados binários. Foi usado em computadores da década de 1940 como dispositivo de armazenamento digital de acesso aleatório. Em contraste com outros CRTs neste artigo, o tubo Williams não era um dispositivo de exibição e, na verdade, não podia ser visualizado, pois uma placa de metal cobria sua tela.

Olho de gato

Em alguns aparelhos de rádio a tubo de vácuo , um tubo "Magic Eye" ou "Tuning Eye" foi fornecido para auxiliar na sintonia do receptor. O ajuste seria ajustado até que a largura de uma sombra radial fosse minimizada. Isso foi usado em vez de um medidor eletromecânico mais caro, que mais tarde passou a ser usado em sintonizadores de última geração quando os conjuntos de transistores não tinham a alta tensão necessária para acionar o dispositivo. ^[488] O mesmo tipo de dispositivo foi usado com gravadores como medidor de nível de gravação e para várias outras aplicações, incluindo equipamentos de teste elétrico.

Caracteres

Alguns monitores dos primeiros computadores (aqueles que precisavam exibir mais texto do que era prático usando vetores, ou que exigiam alta velocidade para saída fotográfica) usavam CRTs Charactron. Estes incorporam uma máscara de metal perfurada ( estêncil), que molda um amplo feixe de elétrons para formar um personagem na tela. O sistema seleciona um caractere na máscara usando um conjunto de circuitos de deflexão, mas isso faz com que o feixe extrudado seja direcionado para fora do eixo, portanto, um segundo conjunto de placas de deflexão precisa direcionar o feixe para que ele seja direcionado para o centro do a tela. Um terceiro conjunto de placas coloca o personagem onde for necessário. O feixe é aberto (ligado) brevemente para desenhar o personagem naquela posição. Os gráficos podiam ser desenhados selecionando a posição na máscara correspondente ao código de um espaço (na prática, simplesmente não eram desenhados), que possuía um pequeno orifício redondo no centro; isso desativou efetivamente a máscara de caracteres e o sistema voltou ao comportamento vetorial normal. Os Charactrons tinham pescoços excepcionalmente longos, devido à necessidade de três sistemas de deflexão.^{[489] [490]}

Nimo

Nimo era a marca registrada de uma família de pequenos CRTs especializados fabricados por Engenheiros Eletrônicos Industriais . Estes tinham 10 canhões de elétrons que produziam feixes de elétrons na forma de dígitos de maneira semelhante à do charactron. Os tubos eram displays simples de um dígito ou displays mais complexos de 4 ou 6 dígitos produzidos por meio de um sistema de deflexão magnética adequado. Tendo poucas complexidades de um CRT padrão, o tubo exigia um circuito de acionamento relativamente simples e, como a imagem era projetada na face de vidro, fornecia um ângulo de visão muito mais amplo do que os tipos concorrentes (por exemplo, tubos nixie ) . ^[491] No entanto, sua exigência de diversas tensões e sua alta tensão os tornaram incomuns.

CRT de feixe de inundação

Os CRTs de feixe de inundação são pequenos tubos dispostos como pixels para grandes paredes de vídeo, como Jumbotrons . A primeira tela usando esta tecnologia (chamada Diamond Vision da Mitsubishi Electric) foi introduzida pela Mitsubishi Electric para o jogo All-Star da Major League Baseball de 1980 . Ele difere de um CRT normal porque o canhão de elétrons interno não produz um feixe focalizado e controlável. Em vez disso, os elétrons são pulverizados em um cone largo em toda a frente da tela de fósforo, basicamente fazendo com que cada unidade atue como uma única lâmpada. ^[492] Cada um é revestido com um fósforo vermelho, verde ou azul, para formar os subpixels coloridos. Esta tecnologia foi amplamente substituída pordisplays de diodo emissor de luz . CRTs sem foco e sem deflexão foram usados ​​​​como lâmpadas estroboscópios controladas por grade desde 1958. ^[493] Lâmpadas de luminescência estimulada por elétrons (ESL), que usam o mesmo princípio de operação, foram lançadas em 2011. ^[494]

CRT de cabeça de impressão

CRTs com vidro frontal não fosforado, mas com fios finos embutidos, foram usados ​​​​como cabeças de impressão eletrostáticas na década de 1960. Os fios passariam a corrente do feixe de elétrons através do vidro para uma folha de papel onde o conteúdo desejado seria depositado como um padrão de carga elétrica. O papel foi então passado perto de uma poça de tinta líquida com carga oposta. As áreas carregadas do papel atraem a tinta e assim formam a imagem. ^{[495] [496]}

Zeus – tela CRT fina

No final da década de 1990 e início de 2000, os Laboratórios de Pesquisa da Philips experimentaram um tipo de CRT fino conhecido como monitor Zeus , que continha funcionalidade semelhante ao CRT em um monitor de tela plana . ^{[497] [498] [499] [500] [501]} Os dispositivos foram demonstrados, mas nunca comercializados.

CRT mais fino

Alguns fabricantes de CRT, tanto LG.Philips Displays (mais tarde LP Displays) quanto Samsung SDI, inovaram a tecnologia CRT criando um tubo mais fino. Slimmer CRT tinha os nomes comerciais Superslim, ^[502] Ultraslim, ^[503] Vixlim (da Samsung) ^[504] e Cybertube e Cybertube + (ambos dos monitores LG Philips). ^{[505] [506]} Um CRT plano de 21 polegadas (53 cm) tem uma profundidade de 447,2 milímetros (17,61 pol.). A profundidade do Superslim era de 352 milímetros (13,86 pol.) ^[507] e do Ultraslim era de 295,7 milímetros (11,64 pol.). ^[508]

Preocupações com a saúde

Radiação ionizante

Os CRTs podem emitir uma pequena quantidade de radiação de raios X ; isso é resultado do bombardeio do feixe de elétrons da máscara de sombra/grade de abertura e dos fósforos, que produz bremsstrahlung (radiação de frenagem) à medida que os elétrons de alta energia são desacelerados. A quantidade de radiação que escapa da parte frontal do monitor é amplamente considerada não prejudicial. Os regulamentos da Food and Drug Administration em 21 CFR 1020.10 são usados ​​para limitar estritamente, por exemplo, receptores de televisão a 0,5 miliroentgens por hora a uma distância de 5 cm (2 pol.) de qualquer superfície externa; desde 2007, a maioria dos CRT tem emissões bem abaixo desse limite. ^[509]Observe que o roentgen é uma unidade desatualizada e não leva em conta a absorção da dose. A taxa de conversão é de cerca de 0,877 roentgen por rem . ^[510] Supondo que o telespectador absorveu a dose inteira (o que é improvável) e que assistiu TV 2 horas por dia, uma dose horária de 0,5 miliroentgen aumentaria a dose anual do telespectador em 320 milirem . Para efeito de comparação, a radiação de fundo média nos Estados Unidos é de 310 milirem por ano. Os efeitos negativos da radiação crônica geralmente não são perceptíveis até doses superiores a 20.000 milirem. ^[511]

A densidade dos raios X que seriam gerados por um CRT é baixa porque a varredura raster de um CRT típico distribui a energia do feixe de elétrons por toda a tela. Tensões acima de 15.000 volts são suficientes para gerar raios X “suaves”. No entanto, uma vez que os CRTs podem permanecer ligados durante várias horas de cada vez, a quantidade de raios X gerados pelo CRT pode tornar-se significativa, daí a importância da utilização de materiais para proteger contra os raios X, tais como o vidro espesso com chumbo e o bário. vidro de estrôncio usado em CRTs. ^[135]

As preocupações com os raios X emitidos pelos CRTs começaram em 1967, quando se descobriu que os aparelhos de TV fabricados pela General Electric estavam emitindo "radiação X acima dos níveis desejáveis". Posteriormente, descobriu-se que aparelhos de TV de todos os fabricantes também emitiam radiação. Isso fez com que representantes da indústria televisiva fossem levados perante um comitê do Congresso dos EUA, que mais tarde propôs um projeto de lei federal de regulamentação de radiação, que se tornou a Lei de Controle de Radiação para Saúde e Segurança de 1968. Foi recomendado aos proprietários de aparelhos de TV que estivessem sempre a uma distância de pelo menos 6 pés da tela do aparelho de TV e evitassem "exposição prolongada" nas laterais, traseira ou embaixo do aparelho de TV. Foi descoberto que a maior parte da radiação foi direcionada para baixo. Os proprietários também foram orientados a não modificar os componentes internos de seus aparelhos para evitar a exposição à radiação. As manchetes sobre aparelhos de TV "radioativos" continuaram até o final da década de 1960. Certa vez, houve uma proposta de dois congressistas de Nova York que teria forçado os fabricantes de aparelhos de TV a "entrar nas casas para testar todos os 15 milhões de aparelhos de cores do país e instalar neles dispositivos de radiação". A FDA finalmente começou a regular as emissões de radiação de todos os produtos eletrônicos nos EUA.^[512]

Toxicidade

Os CRTs coloridos e monocromáticos mais antigos podem ter sido fabricados com substâncias tóxicas, como o cádmio , nos fósforos. ^{[51] [513] [514] [515]} O tubo de vidro traseiro dos CRTs modernos pode ser feito de vidro com chumbo , que representa um risco ambiental se descartado de maneira inadequada. ^[516] Desde 1970, o vidro no painel frontal (a parte visível do CRT) usava óxido de estrôncio em vez de chumbo, embora a parte traseira do CRT ainda fosse produzida a partir de vidro com chumbo. Os CRTs monocromáticos normalmente não contêm vidro com chumbo suficiente para falhar nos testes TCLP da EPA. Enquanto o processo TCLP tritura o vidro em partículas finas para expô-los a ácidos fracos para testar lixiviação, o vidro CRT intacto não lixivia (o chumbo évitrificado , contido no próprio vidro, semelhante aos cristais de vidro com chumbo ).

Cintilação

Em taxas de atualização baixas (60  Hz e inferiores), a varredura periódica da tela pode produzir uma cintilação que algumas pessoas percebem mais facilmente do que outras, especialmente quando visualizadas com visão periférica . A cintilação é comumente associada ao CRT, pois a maioria das televisões funciona a 50 Hz (PAL) ou 60 Hz (NTSC), embora existam algumas televisões PAL de 100 Hz que não apresentam cintilação . Normalmente, apenas monitores de gama baixa funcionam nessas frequências baixas, com a maioria dos monitores de computador suportando pelo menos 75 Hz e monitores de gama alta capazes de 100 Hz ou mais para eliminar qualquer percepção de cintilação. ^[517]Embora o PAL de 100 Hz fosse frequentemente alcançado usando varredura intercalada, dividindo o circuito e a varredura em dois feixes de 50 Hz. CRTs que não sejam de computador ou CRT para sonar ou radar podem ter fósforo de longa persistência e, portanto, não apresentam cintilação. Se a persistência for muito longa em uma exibição de vídeo, as imagens em movimento ficarão desfocadas.

Ruído audível de alta frequência

CRTs de 50 Hz/60 Hz usados ​​para televisão operam com frequências de varredura horizontal de 15.750 e 15.734,27 Hz (para sistemas NTSC ) ou 15.625 Hz (para sistemas PAL ). ^[518] Essas frequências estão na faixa superior da audição humana e são inaudíveis para muitas pessoas; entretanto, algumas pessoas (especialmente crianças) perceberão um tom agudo próximo a uma televisão CRT em funcionamento. ^[519] O som é devido à magnetostrição no núcleo magnético e ao movimento periódico dos enrolamentos do transformador flyback ^[520] , mas o som também pode ser criado pelo movimento das bobinas de deflexão, da forquilha ou dos grânulos de ferrite. ^[521]

Este problema não ocorre em TVs de 100/120 Hz e em monitores de computador não CGA (Color Graphics Adapter), porque eles usam frequências de varredura horizontal muito mais altas que produzem som inaudível para humanos (22 kHz a mais de 100 kHz).

Implosão

O alto vácuo dentro dos tubos de raios catódicos com paredes de vidro permite que os feixes de elétrons voem livremente – sem colidir com moléculas de ar ou outro gás. Se o vidro estiver danificado, a pressão atmosférica pode colapsar o tubo de vácuo em fragmentos perigosos que aceleram para dentro e depois se espalham em alta velocidade em todas as direções. Embora os modernos tubos de raios catódicos usados ​​em televisores e monitores de computador tenham placas frontais revestidas com epóxi ou outras medidas para evitar a quebra do envelope, os CRTs devem ser manuseados com cuidado para evitar ferimentos pessoais. ^[522]

Proteção contra implosão

Os primeiros CRTs tinham uma placa de vidro sobre a tela que era colada a ela, ^[139] criando uma tela de vidro laminado: inicialmente a cola era acetato de polivinila (PVA), ^[523] enquanto versões posteriores, como o LG Flatron, usavam uma resina , talvez uma resina curável por UV. ^{[524] [342]} O PVA se degrada com o tempo criando uma "catarata", um anel de cola degradada ao redor das bordas do CRT que não permite a passagem da luz da tela. ^[523] Os CRTs posteriores usam, em vez disso, uma faixa de aro de metal tensionado montada ao redor do perímetro que também fornece pontos de montagem para o CRT ser montado em uma caixa. ^[372] Em um CRT de 19 polegadas, a tensão de tração na faixa do aro é de 70 kg/cm². ^[525]

Os CRTs mais antigos eram montados no aparelho de TV usando uma moldura. A banda é tensionada aquecendo-a e depois montando-a no CRT; a faixa esfria depois, diminuindo de tamanho e colocando o vidro sob compressão, ^{[526] [139] [527]} o que fortalece o vidro e reduz a espessura necessária (e, portanto, o peso) do vidro. Isso torna a banda um componente integral que nunca deve ser removido de um CRT intacto que ainda tenha vácuo; tentar removê-lo pode causar a implosão do CRT. ^[317]

A faixa do aro evita que o CRT imploda caso a tela seja quebrada. A faixa do aro pode ser colada no perímetro do CRT com epóxi, evitando que rachaduras se espalhem além da tela e entrem no funil. ^{[528] [527]}

Alternativamente, a compressão causada pela faixa de aro pode ser usada para fazer com que quaisquer fissuras na tela se propaguem lateralmente a uma alta velocidade, de modo que alcancem o funil e penetrem completamente nele antes de penetrarem completamente na tela. Isso é possível porque o funil possui paredes mais finas que a tela. A penetração total do funil primeiro permite que o ar entre no CRT a uma curta distância atrás da tela e evita uma implosão garantindo que a tela seja totalmente penetrada pelas rachaduras e quebre somente quando o CRT já tiver ar. ^[139]

Choque elétrico

Para acelerar os elétrons do cátodo para a tela com energia suficiente ^[529] para atingir brilho de imagem suficiente, é necessária uma tensão muito alta (EHT ou tensão extra-alta), ^[530] de alguns milhares de volts para um pequeno osciloscópio CRT para dezenas de milhares para uma TV em cores com tela maior. Isso é muitas vezes maior do que a tensão da fonte de alimentação doméstica. Mesmo depois que a fonte de alimentação é desligada, alguns capacitores associados e o próprio CRT podem reter uma carga por algum tempo e, portanto, dissipar essa carga repentinamente através de um aterramento, como um humano desatento aterrando um cabo de descarga do capacitor. Um CRT monocromático médio pode usar de 1 a 1,5 kV de tensão anódica por polegada. ^{[531] [271]}

Preocupações com segurança

Sob algumas circunstâncias, o sinal irradiado dos canhões de elétrons , dos circuitos de varredura e da fiação associada de um CRT pode ser capturado remotamente e usado para reconstruir o que é mostrado no CRT usando um processo chamado van Eck phreaking . ^[532] A blindagem especial TEMPEST pode mitigar este efeito. Tal radiação de um sinal potencialmente explorável, no entanto, ocorre também com outras tecnologias de exibição ^[533] e com a eletrônica em geral. ^{[ carece de fontes ]}

Reciclando

Devido às toxinas contidas nos monitores CRT, a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos criou regras (em outubro de 2001) declarando que os CRTs devem ser levados para instalações especiais de reciclagem de lixo eletrônico . Em novembro de 2002, a EPA começou a multar empresas que descartavam CRTs através de aterros sanitários ou incineração . Agências reguladoras, locais e estaduais, monitoram o descarte de CRTs e outros equipamentos de informática. ^[534]

Como lixo eletrônico , os CRTs são considerados um dos tipos mais difíceis de reciclar. ^[535] Os CRTs possuem concentração relativamente alta de chumbo e fósforos , sendo que ambos são necessários para a exibição. Existem várias empresas nos Estados Unidos que cobram uma pequena taxa para coletar CRTs e depois subsidiam seu trabalho vendendo o cobre, o fio e as placas de circuito impresso colhidos . A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) inclui monitores CRT descartados em sua categoria de "resíduos domésticos perigosos" ^[536]mas considera que os CRT que foram reservados para testes são mercadorias se não forem descartados, acumulados especulativamente ou deixados desprotegidos contra intempéries e outros danos. ^[537]

Vários estados participam na reciclagem de CRTs, cada um com os seus requisitos de relatórios para coletores e instalações de reciclagem. Por exemplo, na Califórnia, a reciclagem de CRTs é regida pelo CALRecycle, o Departamento de Reciclagem e Recuperação de Recursos da Califórnia, através do seu Sistema de Pagamento. ^[538] As instalações de reciclagem que aceitam dispositivos CRT do setor comercial e residencial devem obter informações de contato, como endereço e número de telefone, para garantir que os CRTs venham de uma fonte da Califórnia, a fim de participar do Sistema de Pagamento de Reciclagem CRT.

Na Europa, o descarte de televisores e monitores CRT é coberto pela Diretiva REEE . ^[539]

Vários métodos foram propostos para a reciclagem de vidro CRT. Os métodos envolvem processos térmicos, mecânicos e químicos. ^{[540] [541] [542] [543]} Todos os métodos propostos removem o conteúdo de óxido de chumbo do vidro. Algumas empresas operavam fornos para separar o chumbo do vidro. ^[544] Uma coalizão chamada projeto Recytube já foi formada por várias empresas europeias para desenvolver um método para reciclar CRTs. ^[6] Os fósforos usados ​​em CRTs geralmente contêm metais de terras raras. ^{[545] [546] [547] [307]} Um CRT contém cerca de 7g de fósforo. ^[548]

O funil pode ser separado da tela do CRT usando corte a laser, serras ou fios diamantados ou usando um fio de nicromo aquecido resistivamente. ^{[549] [550] [551] [552] [553]}

O vidro CRT com chumbo foi vendido para ser fundido novamente em outros CRTs, ^[77] ou mesmo quebrado e usado na construção de estradas ou usado em telhas, ^{[554] [555]} concreto, concreto e tijolos de cimento, ^[556] isolamento de fibra de vidro ou usado como fluxo na fundição de metais. ^{[557] [558]}

Uma parcela considerável do vidro CRT é depositada em aterros, onde pode poluir o meio ambiente. ^[6] É mais comum que o vidro CRT seja descartado do que reciclado. ^[559]

Veja também

Referências