ما هو جهاز الأشعة الكاثودية (CRO)

ما هو جهاز عرض الأشعة الكاثودية (CRO)؟

التعريف

جهاز عرض الأشعة الكاثودية (CRO) هو أداة كهربائية لقياس وتحليل وتصور الموجات الكهربائية والظواهر الإلكترونية الأخرى. كأداة رسم X-Y سريعة، يعرض الإشارة المدخلة مقابل إشارة أخرى أو الزمن. قادر على تحليل الموجات والظواهر العابرة والكميات المتغيرة مع الزمن في نطاق ترددي واسع (من الترددات المنخفضة جداً إلى الترددات اللاسلكية)، يعمل بشكل أساسي على الجهد. يمكن تحويل الكميات الفيزيائية الأخرى (مثل التيار، الشد، إلخ) إلى جهد عبر المحولات للعرض.

مبدأ التشغيل الرئيسي

ينتقل بقعة مضيئة (من شعاع إلكتروني يصدم شاشة متألقة) على الشاشة حسب الجهد المدخل. يستخدم CRO القياسي جهداً أفقياً داخلياً ("قاعدة الزمن") للحركة الأفقية من اليسار إلى اليمين، بينما يتم التحكم في الحركة العمودية بواسطة الجهد تحت الاختبار، مما يتيح مشاهدة إشارات متغيرة بسرعة ثابتة.

البناء

المكونات الرئيسية:

• أنبوب الأشعة الكاثودية (CRT)：أنبوب فراغي يقوم بتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية، مع مدفع إلكتروني وألواح انحراف كهروستاتيكية (عمودية/أفقي). ينتج المدفع شعاع إلكتروني مركّز وسريع؛ تقوم الألواح بنقل الشعاع بشكل مستقل لتوضعه على الشاشة.

• وحدة المدفع الإلكتروني：يصدر ويشكل شعاع الإلكترونات، بما في ذلك المُسخن والمُصبغ بالباريوم/السترونتيوم لإصدار الإلكترونات، ومُشبِّع التحكم (يُنظم شدة الشعاع عبر الجهد السالب)، والأقطاب الموجبة (للتسريع عند حوالي 1500 فولت). يتم التركيز باستخدام الطرق الكهروستاتيكية (معيارية في CROs).

• ألواح الانحراف：زوجان: “Y plates” (عمودي) و “X plates” (أفقي) يتحكمان في حركة الشعاع.

• الشاشة المتألقة：وجه أنبوب CRT (مسطح للأحجام الصغيرة، منحنٍ للأحجام الكبيرة) مطلاء بالفوسفور. تصطدم الإلكترونات به وتسبب الإشعاع (إطلاق الضوء).

• الغلاف الزجاجي：مرتفع الفراغ، ذو شكل مخروطي. سطحه الداخلي مطلاء بالأكواباج (طلاء موصل متصل بالقطب الموجب المسرع) لمساعدة التركيز الإلكتروني.

مبدأ العمل

تمر الإلكترونات من الكاثود عبر شبكة التحكم (الجهد السلبي يضبط الشدة). تسارع بواسطة الأقطاب الموجبة، وتتركز، ومن ثم تنحرف بواسطة الألواح حسب الجهود المدخلة، لتضرب الشاشة، مما يخلق بقعة مرئية تتتبع الموجات.

بعد مروره عبر شبكة التحكم، ينتقل شعاع الإلكترونات عبر الأقطاب الموجبة للتجميع والتسريع. الأقطاب الموجبة، ذات الجهد الموجب العالي، تجمع الشعاع في نقطة على الشاشة.

بعد خروجه من القطب الموجب المسرع، يأتي الشعاع تحت تأثير ألواح الانحراف. مع عدم وجود جهد على ألواح الانحراف، يشكل الشعاع بقعة في مركز الشاشة. تطبيق جهد على ألواح الانحراف العمودية ينحرف الشعاع الإلكتروني لأعلى؛ تطبيق جهد على ألواح الانحراف الأفقية ينحرف بقعة الضوء أفقياً.