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L’infographie est devenue un élément commun dans le monde moderne d’aujourd’hui. Que ce soit dans les interfaces utilisateur, ou la visualisation de données, les images animées, etc, l’infographie joue un rôle important. Le principal périphérique de sortie d’un système graphique est un moniteur vidéo. Bien que de nombreuses technologies existent, le fonctionnement de la plupart des moniteurs vidéo est basé sur la conception standard du tube cathodique (CRT). Un tube cathodique est une technologie centrale utilisée dans un appareil appelé oscilloscope à rayons cathodiques, qui est le nom scientifique du type de télévision que vos parents ou grands-parents regardaient.

Tubes à rayons cathodiques (CRT) –
Un tube à rayons cathodiques (CRT) est un tube à vide spécialisé dans lequel les images sont produites lorsqu’un faisceau d’électrons frappe une surface phosphorescente.Il module, accélère et dévie le ou les faisceaux d’électrons sur l’écran pour créer les images. Most desktop computer displays make use of CRT for image displaying purposes.

Image source – physics.usyd

Cathode Ray Oscilloscope Circuitry

  1. Vertical Amplifier
  2. Horizontal amplifier
  3. Time base Circuit
  4. Power Supplies
  5. Cathode Ray Tube

Construction of a CRT –

  1. The primary components are the heated metal cathode and a control grid.
  2. The heat is supplied to the cathode (by passing current through the filament). This way the electrons get heated up and start getting ejected out of the cathode filament.
  3. This stream of negatively charged electrons is accelerated towards the phosphor screen by supplying a high positive voltage.
  4. This acceleration is generally produced by means of an accelerating anode.
  5. Le composant suivant est le système de focalisation, qui est utilisé pour forcer le faisceau d’électrons à converger vers un petit point sur l’écran.
  6. S’il n’y aura pas de système de focalisation, les électrons seront dispersés en raison de leurs propres répulsions et donc nous n’obtiendrons pas une image nette de l’objet.
  7. Cette focalisation peut être soit au moyen de champs électrostatiques ou de champs magnétiques.

Types de déviation :

  1. Déflexion électrostatique –
    Le faisceau d’électrons (rayons cathodiques) passe à travers un cylindre métallique fortement chargé positivement qui forme une lentille électrostatique. Cette lentille électrostatique focalise les rayons cathodiques vers le centre de l’écran de la même manière qu’une lentille optique focalise le faisceau de lumière. Deux paires de plaques parallèles sont montées à l’intérieur du tube cathodique. La sensibilité de la déviation électrostatique d’un tube à rayons cathodiques est la quantité de déviation produite dans le faisceau d’électrons lorsqu’une tension de 1V est appliquée entre les plaques.
  2. Déflexion magnétique –
    Ici, deux paires de bobines sont utilisées. Une paire est montée sur le haut et le bas du tube cathodique, et l’autre paire sur les deux côtés opposés. Le champ magnétique produit par ces deux paires est tel qu’une force est générée sur le faisceau d’électrons dans une direction qui est perpendiculaire à la fois à la direction du champ magnétique et à la direction du flux du faisceau. Une paire est montée horizontalement et l’autre verticalement.

Maintenant que ce faisceau hautement énergétique frappe la surface de l’écran, ces électrons sont arrêtés et leur énergie cinétique est absorbée par l’écran de phosphore (atomes). Une partie de l’énergie est également perdue sous forme de chaleur, mais la majorité de l’énergie cinétique est transférée aux atomes de phosphore. Comme ces atomes reçoivent cette énorme quantité d’énergie, ils sont excités à un niveau d’énergie plus élevé.

Après un court moment, ces atomes commencent à revenir à leur niveau d’énergie initial. Le niveau d’origine est à un niveau d’énergie inférieur à celui de l’excité, donc les atomes libèrent un peu d’énergie en redescendant. Cette énergie supplémentaire est dissipée sous la forme d’un petit quantum de lumière. Ainsi, la désexcitation se traduit par un point lumineux coloré sur l’écran. La fréquence (couleur) du spot dépend de la différence entre les deux niveaux d’énergie (niveau excité et niveau de l’état fondamental).

Différents types de phosphores sont utilisés dans un tube cathodique. La différence repose sur la durée pendant laquelle le phosphore continue à émettre de la lumière après le retrait du faisceau du CRT. Cette propriété est appelée « persistance ». Fondamentalement, la persistance signifie le temps nécessaire à la lumière émise pour revenir à un dixième de son intensité initiale. Or, les phosphores à faible persistance nécessitent des taux de rafraîchissement plus élevés pour maintenir une image sur l’écran sans aucun scintillement.

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