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Computer Graphics tornou-se um elemento comum no mundo moderno de hoje. Seja em interfaces de usuário, ou visualização de dados, imagens em movimento, etc, os gráficos de computador desempenham um papel importante. O principal dispositivo de saída em um sistema gráfico é um monitor de vídeo. Embora existam muitas tecnologias, a operação da maioria dos monitores de vídeo é baseada no design padrão Cathode Ray Tube (CRT). Um tubo de raios catódicos é uma tecnologia central usada em um dispositivo chamado Osciloscópio Cathode Ray, que é o nome científico do tipo de televisão que seus pais ou avós usavam para assistir.

Cathode Ray Tubes (CRT) –
A cathode ray tube (CRT) é um tubo de vácuo especializado no qual as imagens são produzidas quando um feixe de elétrons atinge uma superfície fosforescente, modula, acelera e desvia o(s) feixe(s) de elétrons para a tela para criar as imagens. 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. O componente seguinte é o Sistema de Focagem, que é usado para forçar o feixe de electrões a convergir para um pequeno ponto na tela.
  6. Se não houver nenhum sistema de focagem, os electrões serão dispersos por causa das suas próprias repulsões e por isso não obteremos uma imagem nítida do objecto.
  7. Esta focagem pode ser por meio de campos electrostáticos ou campos magnéticos.

Tipos de Deflexão:

  1. Deflexão electrostática –
    O feixe de electrões (raios catódicos) passa através de um cilindro metálico de carga altamente positiva que forma uma lente electrostática. Esta lente eletrostática focaliza os raios catódicos para o centro da tela da mesma forma que uma lente ótica focaliza o feixe de luz. Dois pares de placas paralelas são montados no interior do tubo CRT. A sensibilidade à deflexão eletrostática de um tubo catódico é a quantidade de deflexão produzida no feixe de elétrons quando uma tensão de 1V é aplicada entre as placas.
  2. Deflexão Magnética –
    Aqui, dois pares de bobinas são utilizados. Um par é montado na parte superior e inferior do tubo CRT, e o outro par nos dois lados opostos. O campo magnético produzido por estes dois pares é tal que é gerada uma força no feixe de elétrons em uma direção perpendicular à direção do campo magnético e à direção do fluxo do feixe. Um par é montado horizontalmente e o outro verticalmente.

Agora quando este feixe altamente energético atinge a superfície da tela, estes elétrons são parados e sua energia cinética é absorvida pela tela de fósforo (átomos). Alguma energia é desperdiçada em calor também, mas a maioria da energia cinética é transferida para os átomos de fósforo. À medida que estes átomos recebem esta enorme quantidade de energia, eles ficam excitados a um nível de energia mais elevado.

Após pouco tempo, estes átomos começam a retornar ao seu nível de energia original. O nível original está a um nível de energia mais baixo do que o excitado, daí os átomos libertarem alguma energia enquanto descem. Esta energia extra é dissipada sob a forma de um pequeno quantum de luz. Assim, a desexcitação resulta numa mancha de cor brilhante na tela. A frequência (cor) da mancha depende da diferença entre os dois níveis de energia (nível excitado e nível do estado do solo).

Diferentes tipos de fosforescentes são usados em um CRT. A diferença é baseada no tempo durante o qual o fósforo continua a emitir luz após o feixe CRT ter sido removido. Esta propriedade é referida como Persistência. Basicamente, persistência significa quanto tempo é gasto pela luz emitida para reduzir a um décimo de sua intensidade original. Agora, os fósforos com menor persistência requerem maiores taxas de atualização para manter uma imagem na tela sem qualquer cintilação.

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