Fernseher Bildröhre: Bildröhre für Fernseher

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mw-headline“ id=“Geschichte“>Geschichte[Bearbeiten | < Quelltext bearbeiten]

Bei der Elektronenstrahlröhre (CRT) handelt es sich um eine Elektronenröhre, welche einen geballten Ionenstrahl generiert. Diese kann durch Magnet- oder elektrische Strahlung so umgelenkt oder modifiziert werden, dass ein sichtbarer Eindruck entsteht, wenn der Ionenstrahl auf eine Schicht aus fluoreszierendem Material auf der Rohrinnenseite auftrifft.

Zu anderen Zwecken wird der generierte Ionenstrahl nicht zur Direktanzeige genutzt, z.B. im Elektromikroskop, Betatron oder in der Radiowellen. Am bekanntesten ist die Bildröhre in Fernsehern, wo sie mittlerweile weitestgehend durch Plasma- und LC-Bildschirme ersetzt wurde. Zunächst war nicht bekannt, dass die von der Katode emittierte Wärmestrahlung aus Elektron gebildet wird, daher wurde der Begriff Kathodenstrahl benutzt.

Schon 1906 hatte Max Theckmann den Einsatz von Elektronenstrahlröhren im Fernseher vorgeschlagen, Braun wies diese Vorstellung als „Unsinn wie Dauerlaufmaschinen“ zurück. Dies hindert die Firma Theckmann nicht daran, maschinell gescannte Metall-Originale als Negativbilder auf der Bildröhre in einer experimentellen Anordnung mit einer Nippelscheibe wiederzugeben. 1926 errichtete Kenjiro Takayanagi den ersten Schwarzweißfernseher mit Bildröhre.

In der Vergangenheit gab es bereits Fernseher mit einer mechanischen Bildauflösung, siehe auch Mechanical TV. Deshalb wird er als Begründer des japonischen Rundfunks angesehen. Mit Manfred von Ardenne wurde die Braunsche Röhren zu einem Fernseher, Rasterelektronenmikroskopen und leistungsstarken Strahlquellen für den industriellen Einsatz weiterentwickelt. Das Kathodenstrahlrohr ist ein geschlossener, evakuierter Glastopf mit einer Heißkathode, dem vor der Katode befindlichen Wehnelt Zylinder, mehreren Fokuselektroden und einer der Anoden.

Die Wehneltzwalze wird zur Helligkeitsregelung eingesetzt, soll aber auch die Divergenz (Divergenz) des Elektronenstrahls unmittelbar nach seiner Entstehung aufhalten. Sie umschließt die Katode wie ein Pot und hat in ihrem unteren Teil, zum Sieb hin, ein kleines Loch, durch das der Lichtstrahl entweichen kann. Bestehend aus: einer Vorspritzelektrode in Zylinderform, deren Parallelebenen im Strahlengang verlaufen, einem Sieb am anderen Ende des Kolb.

Es handelt sich um Minerale, die entweder im Elektronenbeschuss sichtbare Strahlung emittieren oder in besonderen Fällen einfallendes Fremdlicht besser auffangen. Auch der aluminiumbeschichtete Fluoreszenzschirm für Bildreflexkameras sowie die Loch- oder Spaltmaske (bei Farbbildröhren) haben Anodenpotenzial. Das Aluminium nimmt einerseits die erzielbare Leuchtkraft (von der Leuchtkraft wird das von der Leuchtkraft nach innen fallende und reflektierte Sonnenlicht reflektiert), andererseits den erzielbaren Helligkeitskontrast (dunkle Bereiche werden durch gestreutes Sonnenlicht in der Lampe nicht mehr aufgehellt).

Auch bei Röhrenmodellen ist der Kegel selbst aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und befindet sich wiederum auf Anodenpotenzial. Wenn zwischen der erwärmten Katode und der Andockvorrichtung eine höhere Stromspannung anliegt, werden die die die Katode verlassenden Elektronen forciert und fliegen durch das Beschaffungsfeld zum Schirm, wo sie durch Fluorzenz aufleuchten.

Die nebenstehende Abbildung zeigt das Strahlensystem einer überholten TV-Bildröhre mit einer Ionefalle. Hintergrund dieser Bauweise ist die Trennung der ebenso schnelleren Restgasionen vom tatsächlichen Ionenstrahl, die sonst einen Ionenpunkt verursachten (fluoreszierende Schicht, die durch Ionenbeschuss zerstört wurde). Pro Katode fliessen Ströme unter 1 mA, so dass die Gesamtstromaufnahme einer Bildröhre mehrere zehn W betragen kann.

Einfaches Experiment verdeutlicht, dass die Darstellung eines sehr lichtstarken Punktes das Glass (wie vom Beobachter gesehen) nach wenigen Stunden vor der leuchtenden Schicht leicht wärmt, während die dunklen Punkte relativ kalt sind. Das vordere Teil der Röhre besteht aus Bleiglas, um die Röntgenstrahlen zu absorbieren, die entstehen, wenn die verstärkten Ionen auf den Schirm treffen.

Um einen stark begrenzten Bereich auf der leuchtenden Schicht zu schaffen, ist es erforderlich, den Lichtstrahl in seinem Lauf zu bündeln. Bei älteren TV-Bildröhren, Wanderwellenröhren und Elektromikroskopen wurde die Fokussierung der Strahlen auch durch ein Magnetfeld axial zum Strahlengang durchgeführt. Ablenkungsfelder (elektrische Halbbilder in einem Oszilloskop oder elektromagnetische Halbbilder in Fernseher und Computerbildschirmen) ermöglichen es, den Lichtstrahl an jeden Ort auf dem Bildschirm zu richten.

Das Ablenkfeld wird durch die elektrischen Ströme an Horizontal- und Vertikalablenkplatten oder durch die elektrischen Spannungen in den rechtwinklig zueinander liegenden Umlenkspulen generiert. Die Magnetablenksysteme werden in Mikroröhren für Fernseher und Bildschirme eingesetzt, weil sie einen größeren Öffnungswinkel des Strahls und damit eine verkürzte Konstruktion der Gesamtröhre ermöglichen.

Oszilloskop-Röhren hingegen nutzen die elektromagnetische Verformung, da über große Funkfrequenzbereiche (bis zu mehreren Gigahertz-Bandbreiten, typischerweise mehrere hundert Megahertz-Bandbreiten ) ein konstantes Verhältnis zwischen Verformungsspannung und Verformungswinkel auftritt. Eine Problematik bei der Bildröhre sind Aberrationen, die es zu korrigieren gilt. Damit ist diese Funktionalität eine der bedeutendsten für die herkömmliche Anzeige von TV-Bildern über ein Raster.

Bei Linien- und Bildrückspulung (Sprung zu den Ausgangspositionen) muss der Ionenstrahl „dunkel“ geregelt werden. In der Bildröhre liegt die Schwingungsamplitude bei bis zu 300 V. Die Lautstärke der Bildröhre wird durch die Bildröhre bestimmt. Farblichtbildröhren enthalten drei Elektronenstrahlanlagen, deren Lichtstrahlen sich in jeder Lage im Rahmen einer Loch-, Schlitz- oder Streifmaske, die nahe der leuchtenden Schicht angeordnet ist, schneiden. Wegen ihrer Schattierung können sie immer nur eine der fluoreszierenden Farben der leuchtenden Schicht auf einmal auftreffen.

Durch den Einsatz von eigens berechneten und kontrollierten zusätzlichen Umlenkspulen wird die Übereinstimmung erzielt. Um die Bildverzerrung auszugleichen, werden anstelle von geraden Sägezahnströmen aufwändigere Geometrien eingesetzt. Oft verbliebene Anzeigefehler werden durch das Ankleben von kleinen Permanentmagneten unterschiedlicher Geometrie auf den Röhrenball oder auf den Nacken bei der Herstellung von Bildröhren behoben. Struktur einer perforierten Maskenbildröhre: Vor allem der sonst störende Einfluss von Vertikallinien durch die ebenso vertikalen Strukturen an CAD-Arbeitsplätzen wird verhindert, an Vertikallinien können prinzipiell keine Farbabweichungen entstehen, die Anordung der Lichtpunkte erlaubt eine größere Auflösungsstärke, die Konstruktionen sind feiner.

Weniger wirksam ist jedoch die Nutzung der Ionenstrahlen – ein großer Teil der Ionen fällt unbenutzt auf die Masken, da eine Schattenmaske eine kleinere freie Oberfläche hat als Schlitz und Streifenkissen. Delta-Röhrchen wurden jedoch immer noch im beruflichen Alltag sowie in Hochleistungsmonitoren, z.B. im Medizinbereich, eingesetzt. Die Verkleinerung der Strahlerzeugungsanlagen in den mittleren 70er Jahren ermöglichte es, sie im Hals der Bildröhre nebeneinander („in Reihe“) anzuordnen und gleichzeitig den Halsdurchmesser zu reduzieren.

Dementsprechend wurden auch die fluoreszierenden Pigmente auf dem Bildschirm der Bildröhre in Form von Ringelstreifen aneinandergereiht. Band- und Spaltmasken werden dort eingesetzt, wo aufgrund der großen relativ freien Oberfläche mehr Elektron auf die leuchtende Schicht trifft, anstatt unbenutzt auf der Schablone zu tropfn. Daher bieten diese Rohre bei einem gegebenen Strahldruck ein helles Abbild als die derzeitigen Deltaröhren.

Dadurch reduziert sich der Bereich, in dem ungenutzte Ionen abgebaut werden. Durch die groberen Schnittmuster ist die Bildauflösung der Inline-Rohre in Vertikalrichtung geringer, und bei hartem Kontrast entstehen leicht erkennbare Farbabweichungen im Bildfeld, obwohl die Konvergenz-Einstellung korrekt ist. Repräsentation einer weissen „12“ auf einem schwarzen Untergrund auf einem Fernseher. Die Ende der 40er Jahre von DuMont in den USA entwickelten Chromoskope (aus dem Griechischen ????? chroma’Farbe‘ und ??????? skopein’schauen‘)[1] bestehen aus einem von der Schwarz-Weiß-Technologie her vertrauten Strahlgenerierungssystem.

Vor diesen drei Netzwerken befindet sich aus Sicht der Kathode ein weiteres, im gleichen Umkreis verhältnismäßig großmaschiges Netzwerk, das auf Anodenpotenzial für eine gleichmäßige Elektronenbeschleunigung auch bei wechselnden Potenzialen der lumineszierenden Netze verantwortlich ist. Bei der klassischen Elektronenstrahlröhre mit Fluoreszenzschirm werden in der Anwendung verschiedene Formen der Strahlführung gezeigt: Oszillogramm: Hier fließt ein Ionenstrahl in der Bildröhre, meist mit gleichbleibender Drehzahl, von links in die rechte Richtung über den Schirm und wird je nach anzuzeigendem Signalweg senkrecht ausgelenkt.

Die relativ lange Fluoreszenzschicht des Schirms wird durch den Ionenstrahl zum Glühen angeregt und vermittelt den Anschein eines Standbildes. Vektorauslenkung: Der Ionenstrahl beschreibt über zwei modifizierte Steuerungssignale (horizontal) X-Achse (Abszisse), (vertikal) Y-Achse (Ordinate) unmittelbar ein Abbild auf der fluoreszierenden Schicht des Siebes.

Auf der Bildschirmoberfläche wird ein Gitter für die Bildgenerierung erstellt. Hier bewegt sich der Ionenstrahl mit großer Intensität von oben nach unten und mit geringer Intensität von oben nach oben und bewegt die Pixel Zeile für Zeile. Dadurch wird ein Gitter erstellt. Die Bildinhalte werden sequentiell durch die Intensität der Lichtpunkte generiert.

Katodenstrahlröhren wurden in Fernsehern und Computermonitoren eingesetzt. TV-Kameraröhren, wie die Videoröhre von Laurent, nutzen auch ein der Elektronenstrahlröhre vergleichbares Funktionsprinzip mit Rasterscanning zum Abtasten des Ladegewichts. Die Winkelauslenkung wird durch ein sich drehendes Magnetablenksystem elektromagnetisch und die Entfernungsauslenkung durch ein elektrostatisches Verfahren durchgeführt.

Die Kathodenstrahlröhre wird in Analogoszilloskopen und diversen Laborinstrumenten (Prüfempfänger, Sweepsender) eingesetzt, um die Messresultate als Vektorgrafiken in einem rechteckigen Koordinatenmesssystem anzuzeigen. Bei frühen grafischen Anwendungen im Umfeld der Datenverarbeitung wurden Speicher-Bildröhren eingesetzt, bei denen ein einmal beschriebenes Foto so lange steht, bis das Gesamtbild durch einen Löschungsbefehl zurÃ?

Die Bilder werden in der leuchtenden Schicht abgelegt, so dass kein Aktualisierungsspeicher erforderlich ist. Die Beta-Tatron beinhaltet ein Kathodenstrahl-System zur Einspeisung der zu beschleunigten Ionen in das Gaspedal. Im Bereich der Wanderfeldröhre, des Klystons, des Carcinotrons und des Gyrotrons interagiert der Ionenstrahl mit einem hochfrequenten Feld und wird zur Generierung oder Amplifikation von Mikrowelle eingesetzt. Bei Röhren schlägt der Ionenstrahl auf eine metallische Oberfläche und generiert eine Röntgen-Bremsstrahlung.

Die Elektronenstrahlen treffen auf eine aus verdampften Alkalihalogeniden, in der Regel Kaliumchlorid, die von aussen sichtbar sind, anstatt auf eine leuchtende Beschichtung. Am Ende der Baugruppe stellen die Blattfedern einerseits den elektronischen Anschluss an die anodische Beschichtung auf der Kegelseite des Rohres und andererseits einen stabilen Sitz des Gerätes auf der sonst frei schwingenden Fläche zur Verfügung.

Beim Bildröhrenverfahren werden Ansatz, Kegel und Schirm in separaten Prozessen hergestellt und fusioniert. Die Bildröhre hat einen Explosionsschutz, der aus einer Binde um den Schirm herum gebildet wird und Zugbelastungen absorbiert, die sonst im Fenster auftreten. In den Metallstreifen (Randstreifen) befinden sich auch die Montagehalterungen der Bildröhre. Die leuchtende Ebene bei Farbfernsehgeräten ist keine homogene Ebene, sondern aus vielen kleinen, entsprechend angeordnetem Punkt- oder Streifenmaterial aus drei verschiedenen Phosphoren der Basisfarben Schwarz, Weiß, Grün auf Weiß und Weiß aufgebaut.

Im weiteren Verlauf wird auf das verhältnismäßig körnige Fluoreszenzmaterial von Mikroröhren eine dünnwandige, ebenmäßige Trennlage aufgetragen, auf die eine Aluschicht durch Dampfabscheidung aufgesetzt wird. Nachdem die Glasbauteile miteinander verschmolzen sind, wird die Bildröhre, wie die Elektronenröhre, abgesaugt, entgast, gettert und warmausgelagert. Das Magnetablenksystem und die Korrekturmagneten werden ebenfalls vom Hersteller der Bildröhre montiert.

Im Falle eines Fernsehers darf die 10 cm von der Bildfläche entfernte Ortsdosisleistung 1 µSv/h nach § 5 Abs. 4 RöV nicht überschreiten. Bleioxyd wird dem Kristallglas des Bildröhrenkegels zugesetzt. Bei den ersten Bildröhren des Fernsehens wurde eine so genannte lonenfalle mit einer diagonal angeordneten Elektronenpistole und einem Permanentmagneten eingesetzt, um den Strahl in Bildschirmrichtung abzulenken (siehe Bild oben).

Der Zusammenbruch einer Elektronenstrahlröhre ist, wie bei anderen evakuierten Röhre auch, aufgrund von fliegenden Glassplittern sehr hoch. Bilderröhren haben heute einen Explosionsschutz in Gestalt eines vorspannender Metallreifen (Felgenband) um den Sieb. Es absorbiert die sonst im Verbundglas vorkommenden Zugbelastungen und dient gleichzeitig als Träger für die Halterungen der Bildröhre. Allerdings beinhaltet der Explosionsschutz nicht den Hals der Bildröhre.

Wenn dieser zerbricht, kann er durch den Schirm nach vorne gelangen – es sei denn, der Schirm hat eine ausreichend hohe Stärke (eigensichere Bildröhren). Bildrohre dürfen daher nicht am Halsbereich behandelt werden. Fällt der Lichtstrahl aufgrund einer fehlerhaften Auslenkung auf die Innenseite des Rohrhalses, kann die Bildröhre durch thermische Beanspruchung explodieren. Davor bewirkt das dortige Dünnglas, dass es mehr Röntgenstrahlen abgibt.

Dabei können die durch Umlenkung und Helligkeitenmodulation der Ionenstrahlen emittierten Elektromagnetwellen (kompromittierende Strahlung) zu Spähzwecken abgefangen werden, um sie mit der Technik des Van-Eck-Phreaking auf einem zweiten Monitor anzuzeigen.

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