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コンピューター グラフィックスは、今日の現代社会で一般的な要素になっています。 ユーザー インターフェイスであれ、データの視覚化であれ、動画であれ、コンピューター グラフィックスは重要な役割を担っています。 グラフィックス システムの主な出力デバイスはビデオ モニターです。 多くの技術が存在するが、ほとんどのビデオモニターの動作は、標準的なCRT(Cathode Ray Tube)設計に基づいている。

陰極線管 (CRT) –
陰極線管 (CRT) は、電子ビームが燐光面に衝突したときに画像が生成される特殊な真空管です。 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. 次のコンポーネントは集束システムで、電子ビームをスクリーン上の小さなスポットに収束させるために使用します。
  6. 集束システムがない場合、電子は自身の反発によって散乱し、したがって、オブジェクトのシャープな画像を取得できません。
    1. 静電偏向 –
      電子ビーム (陰極線) は、静電レンズを形成する正電荷の高い金属シリンダーを通過します。 この静電レンズは、光学レンズが光線を集めるのと同じように、陰極線をスクリーンの中心に集束させます。 CRT管内には、2組の平行な板が取り付けられている。 ブラウン管の静電偏向感度とは、板間に1Vの電圧をかけたときに電子ビームに生じる偏向量のことである
    2. 磁気偏向 –
      ここでは2対のコイルが使用されている。 1対はCRT管の上下に、もう1対は反対側の2辺に取り付けられる。 この2つのペアが作り出す磁場は、磁場の方向とビームの流れ方向の両方に垂直な方向に電子ビームに力を発生させるようになっている。

    さて、この高エネルギーのビームがスクリーンの表面に当たると、これらの電子は停止し、その運動エネルギーは蛍光体スクリーン(原子)によって吸収されます。 一部のエネルギーは熱として浪費されますが、運動エネルギーの大部分は蛍光体原子に伝達されます。 この膨大なエネルギーを受け取った原子は、より高いエネルギー準位に励起される。

    しばらくすると、原子は元のエネルギー準位に戻り始めます。 元のエネルギー準位は、励起されたエネルギー準位よりも低いため、原子はエネルギーを放出しながら下降していきます。 この余分なエネルギーは、小さな光量子の形で放散されます。 このようにして、脱励起の結果、画面上に明るい色のスポットが現れます。 スポットの周波数(色)は、2つのエネルギーレベル(励起レベルと基底状態レベル)の差に依存する。

    CRTには、さまざまな種類の蛍光体が使用されています。 その違いは、CRTのビームを取り除いた後、蛍光体がどれだけ長い間発光し続けるかに基づいています。 この性質を「パーシスタンス」と呼びます。 基本的には、発光した光が元の10分の1になるまでにかかる時間のことである。 このため、残光性の低い蛍光体では、ちらつきのない画面を維持するためにリフレッシュレートを高くする必要がある。

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