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漫谈电视机:是你儿时的消遣,更是电子的绚烂绽放

 彬临钦岛 2020-02-08

2020元旦,有的人选择跟朋友、恋人外出跨年,而有的人则在网络和电视机前,看看歌舞节目,一样轻松愉悦

在视频平台崛起,电视日渐势微的当下,只有年底节日气氛开始浓厚的时候,被网络和手机霸占的时间才会向电视倾斜

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中国人在传统媒体如电视、报纸、杂志和电台上的的使用时间相比数字媒体,时间相差越来越大

在强调分工的工业社会,那是属于电视的黄金时代,但是处在如今的信息时代,电视机似乎还没有找到自己的正确频道

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你有多久没有打开你家的电视了

电视机—阴极射线管最著名的应用

阴极射线管,通常称为CRT,是一种电子显示设备,其中的电子束可以聚焦在磷光显示屏上,并在位置和强度上迅速变化以产生图像

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利用电磁聚焦和偏转的阴极射线管

阴极射线管最著名同时也是最广的应用可能就是作为电视机中的显像管,其他应用包括用于示波器、雷达屏幕、计算机监视器和飞行模拟器等

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示波器中的阴极射线管

阴极射线管是1897年由斯特拉斯堡的费迪南德·布劳恩(Ferdinand Braun)在当时的法德阿尔萨斯-洛林(Alsace-Lorraine)地区开发的

它最初被用作示波器来观察和测量电信号,1908年,英国的A·A·坎贝尔·斯温顿(A.A.Campbell-Swinton)提出使用阴极射线管(CRT)来发送和接收电子图像

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Swinton描述的一种使用阴极射线管捕捉光线和显示图像的设计

然而,直到20世纪20年代,第一个实用的电视系统才被开发出来,彩色阴极射线管的概念于1938年提出,并于1949年成功研制成功

尽管早在1928年的时候,通用电气公司就推出了第一台家用电视机,但商业电视广播仍然是一项试验性技术,其范围和受众有限

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当时关于家用电视的报道

直到20世纪40年代末,电视网络公司才真正站稳脚跟,开始了消费的繁荣,20世纪60年代,黑白电视机被第一代彩色电视机取代,在随后的几十年里,随着消费者需求的不断更新,电视机使用的阴极射线管开始朝更大和更小两个方向发展

电子枪的绚烂绽放

阴极射线管由三个基本部分组成:电子枪组件、荧光粉层和玻璃外壳

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电子枪组件包括一个被金属阳极包围的加热金属阴极,给阴极一个负电压,给阳极一个正电压,来自阴极的电子流过阳极上的一个小孔,产生一束电子束

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电子束产生示意图

电子枪还包含电子线圈或极板,这些线圈或极板可以加速、聚焦和偏转电子束从而以快速的左右扫描运动从荧光粉层的顶部开始向下运动,对其进行撞击

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电子束从荧光粉层的顶部开始向下运动

荧光粉层是一层薄薄的材料,当被电子束击中时可以发出可见光,荧光粉的化学成分可以改变以产生白色、蓝色、黄色、绿色或红色

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玻璃外壳由相对平坦的面板、漏斗部分和颈部部分组成,荧光粉层沉积在玻璃面板的内侧,电子枪组件则密封在玻璃面板对面的玻璃颈部中

漏斗的目的是使电子枪与面板保持适当的距离,并将玻璃外壳固定在一起,以便在成品管内实现真空

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整体的构造

彩色电视或彩色计算机显示器中使用的CRT有几个附加部件,其中使用的不是一支电子枪,而是三支电子枪—一支用于红色信号,一支用于蓝色信号,一支用于绿色信号

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彩色CRT的剖视图

在荧光粉层上还使用了三种不同的荧光粉材料,与电子枪类似,每种颜色一种,这些荧光粉以非常小的点的形式在屏幕上重复沉积——红、蓝、绿、红、蓝、绿等等

彩色CRT的关键是一块被称为荫罩的穿孔金属,它被放置在电子枪和显示屏之间,荫罩中的穿孔是对齐的,使得红色电子枪仅可以向产生红色的荧光点发射电子,蓝色电子枪只能向蓝点发射电子,而绿色电子枪就只能向绿点发射电子了

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通过控制每种颜色在屏幕上扫描时的光束强度,可以在屏幕的不同区域产生不同的颜色,从而产生彩色图像

可能说这些你们对彩色电视机的制造难度没有具体的感受,举个例子,在当时一个25英寸(63厘米)的彩色电视机,其荫罩上面有多达50万个穿孔和150万个的荧光点

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荫罩

铯——电子枪的“弹药库”

阴极射线管会使用很多的原材料,在许多情况下,决定成品性能特性的是原材料,而不是设计或制造过程

电子枪是由各种金属片制成的,阴极或电子发射器是由铯合金制成的,铯在许多电子真空管设备中用作阴极,因为它在受热或被光击中时很容易释放电子

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电子枪

在阴极射线管中阴极是用高电阻电线加热阴极,加速线圈、聚焦线圈和偏转线圈可由小直径铜线制成,同时玻璃管从电子枪总成的后部伸出,用于排出成品阴极射线管中的空气

荧光粉层由单色CRT中的单一材料的连续层形成,或由彩色CRT中的三种不同材料的单个点组成

硫化锌是一种常见的荧光材料,颜色是通过加入一种叫做活化剂的极少量物质来决定的

含0.01%银活化剂的硫化锌发出蓝光;

当使用0.001%铜活化剂时,它会发出绿光;

而硫化锌和硫化镉与0.005%银活化剂的50:50混合物产生黄光;

在硫化锌中加入银或铜,与高含量的硫化镉混合可以产生红光

这些荧光粉在涂到面板内侧前会被磨成细粉以方便涂覆

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在普通阴极射线管中组成蓝、绿和红色荧光粉的光谱

玻璃外壳的三个组成部分使用的原材料略有不同,但所有玻璃成分的基本原料是二氧化硅,在形成熔融玻璃时,可以加入氧化铝来调节其流动性能

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各种氧化物的添加可以被用来降低熔化温度,氧化钡、氧化锶和氧化铅用于在颈部和漏斗中提供辐射防护

另一方面,面板必须含有最低限度的氧化铅,以防止被称为电子或X射线褐变的变色现象,同时可以在面板上使用氧化钕以增强观看图像的对比度

在彩色CRT中,荫罩通常是由镍合金薄片制成的

想要看你不容易

简单概述下生产与制造

玻璃外壳或其部件通常在玻璃制造厂生产,原料在熔化前进行称重和混合,接着在大约46-279平方米的燃气炉中熔化

如果这是一个连续的过程,当熔融玻璃从熔炉流向成型区域时,需要添加新的成分以保持熔融状态,而在成型之前,熔融的玻璃必须稍微冷却,并使整个过程的温度均匀

面板通常是通过将一块熔化的玻璃放入模具中并用柱塞按压在玻璃块上而压制成所需的形状,漏斗部分可以通过压制或离心的方法成型

在生产过程中,一块熔融的玻璃落入模具中,然后模具迅速旋转,使玻璃均匀地散布在模具的内表面上,靠近模具顶部的开槽盘将软玻璃切割到所需高度,以便可以轻松移除多余的玻璃,颈部由玻璃管制成,一端开口以便于插入电子枪

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颈部由玻璃管制成,一端开口以便于插入电子枪

在单色阴极射线管中,三个玻璃组件在运到阴极射线管制造商之前就会连接在一起,而在彩色阴极射线管中,只有颈部和漏斗连接,面板单独装运,以便进一步加工

玻璃部件通常通过气体喷射或电加热器将配合面加热到高温来连接

在单色CRT中,荧光粉层被涂覆在玻璃面板的内侧,这是通过制备荧光粉的液体悬浮液并将测量量连同胶凝剂一起倒入玻璃外壳的颈部来实现的,大约20分钟后,涂层已经凝固,倒掉多余的液体

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制备荧光粉的液体悬浮液并将测量量连同胶凝剂一起倒入玻璃外壳

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保证亮光剂涂覆均匀

彩色CRT的工艺更为复杂,首先,荫罩是通过在薄的掩模材料上涂抹光敏涂层,通过穿孔模板将其暴露在光中,然后用酸腐蚀暴露的涂层以形成数百万个孔来制造的

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荫罩

然后将荫罩压成略微弯曲的形状,并恰好固定在面板后面,接着将面板放入离心机中,内表面涂覆绿色荧光粉材料,离心机旋转面板以确保磷光体均匀涂覆

强烈的紫外光透过掩膜,将绿色荧光粉材料硬化成数十万个点,然后把剩下的材料洗掉,接着重复这一过程以形成红色和蓝色荧光点,当这一过程完成后,将玻璃外壳与漏斗部分连接

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工作时荫罩的作用

在彩管上,荧光点对高温很敏感,所以不用高温气体射流,而是将化学溶剂和粉末玻璃的混合物(称为熔块)应用到接头上,这就像一个玻璃“焊料”,接头可以在更低的温度下密封

最关键的电子枪部分,其金属部件是精密成形的,如果使用线圈,则线圈由细铜丝缠绕而成,而有些电子枪用冲压成型的金属板代替线圈,之后玻璃管密封到底座中,底座焊接到枪组件中

玻璃封套颈内侧用石墨润滑,电子枪插入对准,然后将颈部密封在枪周围,真空泵连接到从喷枪后部延伸的玻璃管上,抽出内部空气达到适当的真空,之后加热玻璃管,并迅速将其捏紧闭合以形成密封

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最后

电视机发展后面的故事我们都知道了,等离子电视、液晶电视、3D、OLED电视的出现大大的丰富了我们的视听感受的同时,更高清、更节能的电视产品也满足了现代社会的需求

但小时候趁父母不在家偷偷打开电视看看动画片,还要时不时关注着电视机“屁股”温度的体验,该是每个人心里对阴极射线管电视机最长情的记忆了

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