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Tubo de rayos catódicos
Breve descripción
Un tubo de rayos catódicos (CRT) es una válvula de vacío especializada que dirige un haz enfocado de electrones sobre una pantalla fosforescente para crear imágenes visibles o formas de onda de señal. Sirvió como base para las primeras pantallas de televisión, osciloscopios y pantallas de radar.
Uso / Función
- Visualización gráfica: Convierte señales electrónicas en representaciones visuales inmediatas de ondas o patrones de imagen.
- Diagnóstico de señales: Muestra variaciones de voltaje a lo largo del tiempo cuando se combina con circuitos de barrido.
- Radar y navegación: Traza reflexiones de eco y objetivos en coordenadas polares.
- Televisión temprana: Escanea líneas de barrido para mostrar imágenes de video.
Principio de funcionamiento
- Cañón de electrones: Un filamento de Tungsteno se calienta, liberando electrones mediante emisión termiónica. Un ánodo acelerador los atrae formando un haz estrecho.
- Sistema de desviación: Placas de desviación electrostática (o bobinas electromagnéticas) dirigen el haz de electrones horizontal y verticalmente según las señales de entrada.
- Pantalla fluorescente: El haz enfocado impacta en una pantalla recubierta de fósforos (como sulfuro de zinc), produciendo un brillo en el punto de impacto.
- Entorno de vacío: Dentro de una envoltura de vidrio vaciada mediante una Bomba de vacío, los electrones viajan libremente sin chocar con moléculas de aire.
Cómo crearlo
- Formar la envoltura: Soplar una ampolla de vidrio pesada con cuerpo cónico y cara plana, capaz de soportar la presión atmosférica.
- Construir el cañón de electrones: Alinear el filamento calefactor, la rejilla de control y los ánodos de enfoque en un vástago central.
- Montar las placas de desviación: Posicionar placas metálicas perpendiculares a lo largo del cuello para el control horizontal y vertical del haz.
- Aplicar la capa de fósforo: Recubrir la cara interior con polvo de fósforo suspendido en un aglutinante volátil y secar bien.
- Evacuar y sellar: Conectar a una Bomba de vacío de alta capacidad, horneando para desgasificar las partes internas, sellar el cuello y activar un metal de captura (getter) para absorber gases residuales.
Materiales necesarios
- Envoltura: Vidrio pesado.
- Filamento emisor: Tungsteno.
- Desviación y rejilla: Cobre, Acero o láminas de níquel.
- Recubrimiento interno: Polvo de fósforo (como sulfuro de zinc) y grafito para el retorno de carga.
Variantes y mejoras
- CRT electrostático: Utiliza placas de desviación dentro del tubo; ideal para osciloscopios de alta frecuencia.
- CRT electromagnético: Utiliza bobinas de desviación externas; ideal para pantallas de televisión y radar de mayor tamaño.
- CRT en color: Emplea tres cañones de electrones (rojo, verde, azul) y una máscara de sombra.
- CRT de almacenamiento: Retiene las trazas en pantalla para un análisis prolongado sin refresco constante.
Límites y riesgos
- Riesgo de implosión: El alto vacío interior genera una gran fuerza mecánica sobre la ampolla de vidrio; el vidrio roto puede implosionar violentamente.
- Peligro de alto voltaje: Requiere kilovoltios (kV) para acelerar el haz de electrones, lo que representa un riesgo grave de descarga eléctrica.
- Emisión de rayos X: La aceleración a alto voltaje puede emitir rayos X blandos, requiriendo un escudo de vidrio plomizo espeso.
- Tamaño y peso: Más voluminoso y pesado que las pantallas de estado sólido modernas.