Katoodkiiretoru (CRT): ajalugu ja tööpõhimõte

Katoodkiiretoru (CRT): põhjalik ja kaasahaarav ülevaade leiust, ajaloost ja tööpõhimõttest — kuidas elektronid, vaakum ja fosfor loovad pildi ning miks CRT oli telerite alus.

Katoodkiiretoru ehk CRT leiutas Karl Ferdinand Braun 1897. aastal. See oli aastaid kõige levinum kuvaritüüp ja seda kasutati peaaegu kõigis arvutimonitorides ja televiisorites, kuni hakati laialdaselt kasutama LCD- ja plasmakraane.

Kuidas CRT töötab

Katoodkiiretoru põhiosad on katood (negatiivne elektrood), anood, vaakum ja ekraan, millel on fosfori kate. Toru sees paikneb elektronpüstol, mis kuumutab ja emissiooni teel väljastab elektrone. Katood ja anood loovad elektrivälja, mis kiirendab elektrone suunas, mis osutab toru esikülje poole, moodustades suunatud katoodikiirte. Torust eemaldatakse õhk, nii et sees on vaakumi, mis võimaldab elektronidel ilma takistuseta liikuda.

Elektronid tabavad ekraani sees olevaid fosfori kihte ja panustavad neid põlema, muutes nähtavaks pildi. Kiirte suunda juhitakse kas magnetväljade (defleksioonijalad) või elektrostaatelektrodidega, mis liigutavad kiirt horisontaalselt ja vertikaalselt, luues raster-skaani. Kui raster skannib ekraani kiiresti rida-realt (näiteks 50–60 korda sekundis või rohkem), tekib inimese silmale liikuva pildi illusioon.

Värvide kuvamine ja täpsus

Värvilise pildi saamiseks kasutab enamik CRT-sid kolme eraldi elektronpüstolit või üht püstolit, mis juhitakse nii, et see tabab punaseid, rohelisi ja siniseid fosforipunkte. Selleks kasutatakse varjestusplaate (näiteks shadow mask) või ribasid (nagu Sony Trinitron tüübis), mis tagavad, et iga elektronikiir lööb õiget värvifosforit. Hoolikas koordinatsioon elektroniampullide, defleksiooni ja maski vahel määrab pildi teravuse, värvitäpsuse ja konvergentsi — eriti suuremate diagonaalidega torudel oli see konstruktsiooniline väljakutse.

Ajalugu ja kasutusvaldkonnad

Katoodkiiretoru leiutati 1897. aastal ning varakult kasutati seda peamiselt ostsilloskoobina (lainete näitamise seade). 1920. aastatel aitasid mitmed leiutised ja täiustused kaasa CRT kasutuselevõtule televisioonis: koos teiste leiutistega kasutas seda ka Philo T. Farnsworth esimese kaasaegse elektroonilise televisiooni loomisel. CRT jäi domineerivaks kuvaritüübiks kuni vedelkristallkuvaride (LCD) ja hiljem muude tehnoloogiate levikuni 2000. aastate algusest.

Eelised ja puudused

• Eelised: head värvid, lai vaatenurk, kõrge kontrast, kiire reageerimisaeg ja võimalus näidata mitmesuguseid signaaliresolutsioone ilma ilmse pikseldamiseta.
• Puudused: suured ja rasked torud (klaas ja tugev vaakum), suur energiatarve, soojus, risk klaasitüki imploosiks kui toru kahjustub, magnetväljade tundlikkus ning võimalikud pildiprobleemid nagu põlenud pildijäägid (burn-in) ja hägusus.

Turulõpp ja järelhooldus

Kui vedelkristallkuvarid ja teised lameekraanid muutusid odavamaks ja õhemaks, hakkasid CRT-d kiirelt turult kaduma. Suure televiisori vaakumtoru oli raske ja kohati ohtlik transportida ja paigaldada. CRT-toodetes kasutatakse sageli pliiga klaasi ning need võivad sisaldada muid keskkonna- ja terviseriske, mistõttu on vajalik korralik taaskasutus ja jäätmekäitlemine.

Ohutus ja ringlus

CRT-de ohutu käitlemine tähendab klaasi kokkupuutekohast ettevaatust (implosioonioht) ja elektroonikajäätmete sorteerimist. Paljud komponendid, sealhulgas ekraani klaas ja metallid, on taaskasutatavad, kuid pliisisalduse tõttu tuleb CRT-id viia vastavasse kogumispunkti või ringlusseadmesse, et vältida keskkonnareostust.

Kuigi CRT-tehnoloogia on suuresti asendunud kaasaegsete lameekraanidega, mängis see olulist rolli televiisori ja arvutimonitori arengu ajaloos ning pakub endiselt häid näiteid elektroonika ja optika kombineerimisest pildi loomisel.

Küsimused ja vastused

K: Kes leiutas katoodkiiretoru?

K: Mis on katoodkiiretoru?

K: Kuidas see töötab?

K: Millal seda esimest korda televisioonis kasutati?

K: Millal hakati selle asemel kasutama LCD- ja plasmaekraane?

K: Mis teeb CRT-d raskeks?

Otsing