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18.5: Aplicaciones

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    objetivos de aprendizaje

    • Identificar los componentes primarios de un tubo de rayos catódicos y describir el uso de tubos de rayos catódicos

    Tubo de rayos catódicos, monitores de TV y computadora, y el osciloscopio

    Introducción

    El tubo de rayos catódicos (CRT) es un tubo de vacío que contiene uno o más cañones de electrones (una fuente de electrones dirigidos) y una pantalla fluorescente utilizada para visualizar imágenes. Tiene un medio para acelerar y desviar el haz de electrones hacia la pantalla fluorescente para crear las imágenes. Las imágenes se generan cuando los electrones golpean fósforos fluorescentes en la pantalla, que luego emiten luz (el color varía dependiendo del fósforo utilizado,).

    imagen

    Tubo de rayos catódicos de color: Representación recortada de un CRT de color: 1) Pistolas de tres electrones (para puntos de fósforo rojo, verde y azul) 2) Haces de electrones 3) Bobinas de enfoque 4) Bobinas de deflexión 5) Conexión de ánodo 6) Máscara para separar haces para parte roja, verde y azul de la imagen mostrada 7) Capa de fósforo con zonas rojas, verdes y azules 8) Acercamiento del lado interno recubierto de fósforo de la pantalla

    El CRT utiliza una envoltura de vidrio evacuada que es grande, profunda (es decir, larga desde la cara frontal de la pantalla hasta la parte trasera), bastante pesada y relativamente frágil. Por razones de seguridad, la cara suele estar hecha de vidrio de plomo grueso para ser altamente resistente a los roturas y bloquear la mayoría de las emisiones de rayos X, especialmente si el CRT se usa en un producto de consumo.

    Fósforos

    Los fósforos en una pantalla de TRC son los materiales que producen directamente los fotones generados por el CRT. Estos fósforos son golpeados por los electrones entrantes del cañón de electrones, absorben energía y luego vuelven a emitir parte o toda esa energía en forma de luz (este proceso se llama fosforescencia). Al variar el tipo de fósforo utilizado, se puede variar la longitud de onda de la luz emitida por el fósforo cuando se excita. Por ejemplo, las pantallas de televisión en blanco y negro utilizan un tipo de fósforo, mientras que los televisores en color usan tres (azul, rojo y verde). Los primeros monitores de terminal de computadora usaban solo fósforos verdes.

    Dispositivos CRT

    imagen

    Monitor CRT Monocromo para Computadora: Monitor monocromático — este CRT utiliza solo un tipo de fósforo.

    Televisores y Monitores

    En televisores y monitores de computadora, toda la zona frontal del tubo se escanea repetitiva y sistemáticamente en un patrón fijo llamado ráster. Se produce una imagen controlando la intensidad de cada uno de los tres haces de electrones, uno para cada color primario aditivo (rojo, verde y azul) con una señal de video como referencia. En todos los monitores y televisores modernos de CRT, los haces se doblan por deflexión magnética, que es un campo magnético variable generado por bobinas y accionado por circuitos electrónicos alrededor del cuello del tubo.

    A pesar de ser un pilar de la tecnología de visualización durante décadas, los monitores y televisores basados en CRT constituyen una tecnología muerta. La demanda de pantallas CRT ha caído precipitadamente desde el año 2000, y esta caída se ha ido acelerando en la segunda mitad de esa década. Los rápidos avances y la caída de los precios de la tecnología de pantalla plana LCD, primero para monitores de computadora y luego para televisores, ha sido el factor clave en la desaparición de tecnologías de visualización competidoras como CRT, retroproyección y pantalla de plasma.

    Osciloscopio

    Un osciloscopio es un dispositivo que mide y muestra voltajes como un gráfico de tiempo versus voltaje. La diferencia de voltaje entre los cables de sonda positivo y negativo se mide, se almacena en búfer y se muestra en la pantalla como una curva continua. Los osciloscopios se utilizan generalmente para ver si un circuito está funcionando como se esperaba, pero los osciloscopios también son útiles para comparar diferentes señales entre sí.

    imagen

    Pantalla de Osciloscopio: Ejemplo de una pantalla de osciloscopio analógico. Se muestra una figura de Lissajous, que muestra una relación armónica de un ciclo de oscilación horizontal a tres ciclos de oscilación vertical.

    Muchos osciloscopios también utilizan pantallas CRT, aunque las pantallas LCD son cada vez más comunes. En los CRT de osciloscopio, se utiliza la deflexión electrostática, en lugar de la deflexión magnética comúnmente utilizada con la televisión y otros CRT grandes. El haz se desvía horizontalmente aplicando un campo eléctrico entre un par de placas a su izquierda y derecha, y verticalmente aplicando un campo eléctrico a las placas arriba y abajo.

    Los osciloscopios utilizan desviación electrostática en lugar de magnética porque la reactancia inductiva de las bobinas magnéticas limitaría la respuesta de frecuencia del instrumento. El color del fósforo del osciloscopio es mucho menos importante que en el caso de los televisores a color o monitores de computadora ya que el propósito principal es evaluar voltajes de señal en lugar de construir imágenes complejas; sin embargo, la persistencia del fósforo puede ser más importante. Los fósforos están disponibles con persistencias que van desde menos de un microsegundo hasta varios segundos. Para la observación visual de eventos transitorios breves, puede ser deseable un fósforo de larga persistencia. Para eventos que son rápidos y repetitivos, o de alta frecuencia, generalmente es preferible un fósforo de corta persistencia.

    Puntos Clave

    • Los componentes primarios de un tubo de rayos catódicos (CRT) consisten en un tubo de vacío que contiene un cañón de electrones y una pantalla revestida con fósforos. Los CRT se utilizan para producir imágenes.
    • Los fósforos en una pantalla de TRC son los materiales que producen directamente los fotones generados por el CRT. Estos fósforos son golpeados por los electrones entrantes del cañón de electrones, absorben energía y luego vuelven a emitir parte o la totalidad de esa energía en forma de luz.
    • La tecnología CRT solía ser común en televisores y monitores de computadora. Los CRT de color contienen tres cañones de electrones correspondientes a tres tipos de fósforos, uno por cada color primario (rojo, azul y verde). Ejemplos de CRT monocromáticos incluyen televisores en blanco y negro y terminales de computadora antiguos.
    • Los osciloscopios, dispositivos utilizados para medir y mostrar voltajes, también utilizan pantallas CRT. En este caso, la persistencia del fósforo es más importante que el color.
    • Los CRT en televisores y monitores de computadora doblan los haces de electrones con deflexión magnética, mientras que los osciloscopios dependen de la deflexión electrostática.

    Términos Clave

    • fósforo: Sustancia que exhibe el fenómeno de luminiscencia; a menudo compuestos de metales de transición o compuestos de tierras raras de diversos tipos. Los usos más comunes de los fósforos son en pantallas CRT y luces fluorescentes.
    • raster: Patrón de escaneo de líneas paralelas que forman la visualización de una imagen proyectada en un tubo de rayos catódicos de un televisor o pantalla de visualización.
    • cañón de electrones: Cualquier dispositivo que produzca una corriente de electrones, especialmente una corriente estrecha que se enfoca en una pantalla de fósforo.

    LICENCIAS Y ATRIBUCIONES

    CONTENIDO CON LICENCIA CC, COMPARTIDO PREVIAMENTE

    CC CONTENIDO LICENCIADO, ATRIBUCIÓN ESPECÍFICA

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