รูปที่
3 แสดงโครงสร้างภายในของหลอดโธดเรย์
ซึ่งมีองค์ประกอบที่สำคัญ คือ
(ก)
ส่วนที่เป็นปืนอิเล็กตรอน
และส่วนโฟกัส
(ข)
ส่วนที่เป็นแผ่นเบี่ยงเบน
(ค)
จอเรืองแสง
(ง)
ส่วนที่เป็นตัวหลอดและขั้วทางไฟฟ้า
2.1) ปืนอิเล็กตรอน (Electron gun)
ประกอบด้วยตัวให้ความร้อน (heater) หรือไส้หลอด (filament), คาโธด,กริดควบคุม (control grid) และอาโนด คาโธดทำหน้าที่สร้างอิเล็กตรอน คาโธดมีขนาดเล็กทำด้วยนิกเกิลเป็นทรงกระบอกคล้ายดินสอล้อมรอบตัวให้ความร้อน คาโธดจะเป็นเส้นตรงบริเวณคอของซีอาร์ทีมีขนาดเล็ก ตรงไปยังจอภาพ ส่วนที่เป็นปลายปิดของคาโธดจะรวมกับชั้นของซีเซียมออกไซด์ (cesium oxide) เมื่อซีเซียมออกไซด์ได้รับความร้อนจากขดลวดตัวให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงมันจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมา อิเล็กตรอนจะเริ่มเดือดที่ผิดของออกไซด์ มีลักษณะตัวให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงระหว่างคาโธดและจอภาพจะมีกริดและอาโนด อาโนดจะถูกไบอัสด้วยแรงดันในการเร่งประจุบวก จะทำให้มีการดึงดูดและเร่งให้อิเล็กตรอนไปจอภาพฟลูออเรสเซนต์
รูปที่ 4 ตัวให้ความร้อน/แบบของคาโธด
กริดเป็นถ้วยนิกเกิล มีรูเล็กๆ อยู่รอบอาโนด อิเล็กตรอนจะผ่านรูเหล่านี้ไปยังอาโนดบนจอภาพ ระหว่างกริดกับคาโธดสามารถปรับแรงดันได้ระหว่าง 0 ถึง 50 โวลท์ หากศักย์ไฟฟ้าที่กริดเป็นค่าลบจะสามารถควบคุมให้อิเล็กตรอนผ่านไปยังจอภาพ คล้ายการขับประจุจากคาโธด หากแรงดันระหว่างกริดกับคาโธดเป็นศูนย์จะทำให้อิเล็กตรอน จำนวนมากถูกเร่งไปยังจอภาพทำให้จอสว่าง หากแรงดันระหว่างคาโธดกับกริดต่างกันมากๆ จะทำให้อิเล็กตรอนผ่านไปจอภาพได้เพียงเล็กน้อยทำให้จอภาพมัว จะเห็นได้ว่าแรงดันไบแอสนั้นใช้สำหรับควบคุมความสว่างของจอภาพ
2.2) ระบบการเบี่ยงเบน (Deflection system)
ปืนอิเล็กตรอนและระบบโฟกัสร่วมถูกออกแบบให้สร้างจุดที่คมชัดขึ้นบนจอภาพ
จุดต่างๆ ที่เกิดขึ้นนี้เกิดจากระบบการเบี่ยงเบน
ระบบการเบี่ยงเบนนี้ประกอบด้วยแผ่นโลหะ
4 แผ่น เป็นแผ่นคู่ขนานที่ตั้งฉากซึ่งกันเละกัน
อยู่เลยปืนอิเล็กตรอนไปทางคอของCRT
แผ่นโลหะนี้ดูคล้ายกล่องที่มีด้านตามแนวนอนและแนวดิ่ง
โดยที่แผ่นเบี่ยงเบนคู่นั้นจะมีทั้งแนวนอนและแนวดิ่ง
แผ่นเบี่ยงเบนจะใช้ไฟฟ้าสถิตควบคุมลำแสงอิเล็กตรอน
วิธีการเบี่ยงเบนของไฟฟ้าสถิตย์มาจากกฏการดึงดูดทางไฟฟ้า
ไม่ใช่การดูดหรือการผลักของประจุ ถ้าแผ่นเบี่ยงแบนในแนวนอนและแนวดิ่งไม่มีประจุ
(เป็นกราวนด์) ลำแสงอิเล็กตรอนจะไปกระทบจอตรงกลางแผ่น ทำให้เกิดจุดสว่างตรงกลางจอ
ถ้าแผ่นใดมีประจุจะมีผลกับทิศทางของลำแสงอิเล็กตรอน
ทำให้ได้ลำแสงเกิดขึ้นบนจอที่จุดต่างๆกัน
แผ่นแต่ละคู่จะทำงานต่างกัน
ถ้าป้อนประจุบวกให้แผ่นหนึ่ง อีกแผ่นจะมีประจุลบที่มีศักย์เท่ากัน
ศักย์เท่ากันแต่ประจุตรงข้ามนี้มีผลกับความเร่งของลำแสง
พิจารณากรณีที่แผ่นหนึ่งเป็นบวกหรือลบแต่อีกแผ่นเป็นกราวนด์ศักย์ตรงกลางระหว่างแผ่นอาจมากกว่าหรือน้อยกว่าศูนย์ก็ได้ขึ้นอยู่กับขั้ว
ทำให้เกิดความเร่งหรือความหน่วงในแนวนอนของอิเล็กตรอน
และจะทำให้ความเร็วของลำแสงเปลี่ยนไปได้ ในที่นี้ใช้แรงดันแผ่นบวกและแผ่นลบเป็น +E/2 และ –E/2 หากสร้างแรงดันระหว่างแผ่นเป็นศูนย์โวลท์จะไม่มีผลกับความเร็วของลำแสงอิเล็กตรอน
แต่จะมีผลกับทิศทางของลำแสงที่มีศักย์ไฟฟ้า E
ในการป้องกันการกระทำกันระหว่างแผ่นในแนวนอนและในแนวดิ่งก็ทำชีลด์ (shield) ให้เป็นกราวนด์ระหว่างคู่การเบี่ยงเบน
ความไว
(sensitivity) ของแรงดันการเบี่ยงเบนของลำแสงอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแผ่นเบี่ยงเบนและความเร็วของอิเล็กตรอน
ตำแหน่งแผ่นเบี่ยงเบนจะตามการออกแบบเปลี่ยนแปลงไม่ได้
แต่ความเร็วของลำแสงควบคุมได้จากการใช้แรงดันจากภายนอก
รูปที่ 5 ระบบการเบี่ยงเบน
ระบบการเบี่ยงเบนมักจะมีความไวสูงในขณะที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างช้าๆ
สามารถลดความเร็วของอิเล็กตรอนได้โดยการลดแรงดันที่ใช้เร่งอาโนด
ความเร็วของลำแสงมีผลกับความสว่างของจอภาพ ยิ่งความเร็วต่ำจอภาพจะยิ่งมัว
จึงต้องมีการเลือกใช้ความเร่ง อิเล็กตรอนจะมีการเพิ่มพลังงานหลังจากที่ผ่านแผ่นหักเหได้ด้วยการใช้แรงดันที่มีค่าสูงและการใช้ตัวรวบรวมกระแส(collector ring) แรงดันนี้มีค่าประมาณ +12 kV อิเล็กตรอนจะออกจากแผ่นหักแหด้วยความเร่งอย่างต่อเนื่อง
และจะมีแรงดันเพิ่มขึ้นตามระยะทางที่มันเคลื่อนที่ไป
และจะมีแรงดึงดูดสูงสูดที่จอภาพ ในการออกแบบต้องควบคุมให้ลำแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านไปอย่างช้าๆ
และได้ความเร็วที่ทำให้จอภาพสว่างที่สุด
ความไวของแรงดันการเบี่ยงเบนของลำแสงอิเล็กตรอนแสดงได้
2 วิธีคือ แรงดันที่ทำให้ลำแสงเคลื่อนที่ไปได้ 1
เซนติเมตร (V/cm) เรียกว่าตัวประกอบการเบี่ยงเบน
(deflection factor) และแรงดัน 1 โวลท์ที่คร่อมแผ่นหักเห
(cm/V) เรียกว่าความไวการหักเห(deflection
sensitivity)
2.3)
จอเรืองแสงของหลอดคาโธดเรย์
เมื่ออิเล็กตรอนวิ่งชนแผ่นจอภาพของ
CRT จะเกิดจุดเรืองแสงขึ้น
ปรากฏการณ์เช่นนี้เกิดจากวัสดุฉาบบนจอภาพด้านในของ CRT ซึ่งเป็นสารจำพวกฟอสเฟอร์
ฟอสเฟอร์จะดูดซับพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่วิ่งเข้าชน
แล้วปล่อยแสงเมื่อได้รับการกระตุ้นโดยรังสีจากภาพนอก(ในกรณีนี้คือ ลำอิเล็กตรอน)
เรียกกันว่า ฟลูออเรสเซนซ์(fluorescence) วัสดุเรืองแสงเหล่านี้ยังมีลักษณะสมบัติอีกอย่างหนึ่ง
ที่เรียกว่า ฟอสเฟอเรสเซนช์(phosphorescence) ซึ่งหมายถึง
ความสามารถของสารในการปล่อยแสงออกมาอย่างต่อเนื่อง
แม้ว่าต้นแหล่งของการกระตุ้น(ลำอิเล็กตรอน) จะหมดไปแล้วก็ตาม
ช่วงระยะเวลาที่เกิดการเรืองแสงต่อเนื่องเช่นนี้เรียกว่า ความคงสว่าง(persistence)
ของฟอสเฟอร์ ความคงสว่างของฟอสเฟอร์มักวัดกันโดยพิจารณาจากช่วงเวลาที่ภาพบนจอ
CRT ค่อยๆ จางลงจนถึงค่า 10 เปอร์เซ็นต์ของระดับความสว่างในตอนต้น
ค่าความคงสว่างของฟอสเฟอร์แต่ละชนิดมีค่าต่างๆกัน ตั้งแต่ประมาณ 20 จนถึง 1,500 mS
ความเข้มของแสงที่จอภาพ
CRT ปล่อยออกมา ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่าง ประการแรก ความเข้มของแสงจะขึ้นกับจำนวนของอิเล็กตรอนที่พุ่งชนจอภาพต่อวินาที
ถ้าหากเพิ่มกระแสอิเล็กตรอน ก็จะยังผลให้ความเข้ม เรียกกันว่า ลูมิแนนช์(luminance) เพิ่มมากขึ้นด้วย ประการที่สอง ความเข้มของแสงขึ้นกับพลังงานของอิเล็กตรอนที่วิ่งเข้าชน
และซึ่งแปรเปลี่ยนตามศักดาไฟฟ้าที่ใช้ในการเร่งลำอิเล็กตรอน
การเพิ่มศักดาไฟฟ้าเพื่อเร่งลำอิเล็กตรอน จะทำให้ความเข้มของแสงเพิ่มตาม ประการที่สาม
ความเข้มของแสงยังแปรเปลี่ยนกับระยะเวลาที่ลำอิเล็กตรอนชนบริเวณเรืองแสงของจอ CRT
กล่าวคือ ถ้าความเร็วในการกวาดภาพเพิ่มขึ้น(ในกรณีที่รูปคลื่นสัญญาณมีความถี่สูงขึ้น)
ระยะเวลาที่ลำอิเล็กตรอนชนบริเวณเรืองแสงก็จะสั้นลงอันยังผลให้ความเข้มของแสงลดตามลงด้วย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น