چیست نمایشگر پرتو کاتدی (CRO)

آینه‌ی نوسان‌سنج پرتو کاتدی (CRO) چیست؟

تعریف

آینه‌ی نوسان‌سنج پرتو کاتدی (CRO) یک دستگاه الکتریکی برای اندازه‌گیری، تحلیل و تصویرسازی موج‌ها و سایر پدیده‌های الکترونیکی/الکتریکی است. به عنوان یک رسم‌گر X-Y با سرعت بالا، این دستگاه یک سیگنال ورودی را در مقابل یک سیگنال دیگر یا زمان نمایش می‌دهد. قادر به تحلیل موج‌ها، پدیده‌های گذرا و مقادیر متغیر با زمان در یک محدوده‌ی فرکانسی گسترده (از بسیار پایین تا فرکانس‌های رادیویی)، این دستگاه عمدتاً بر روی ولتاژ عمل می‌کند. سایر کمیت‌های فیزیکی ( Strom, Spannung, usw.) می‌توانند از طریق ترانسفورماتورها به ولتاژ تبدیل شده و برای نمایش به کار گرفته شوند.

عملکرد کلیدی

یک نقطه‌ی روشن (از یک پرتو الکترونی که به صفحه‌ی فلورسنت برخورد می‌کند) بر روی نمایشگر بر اساس ولتاژ‌های ورودی حرکت می‌کند. یک CRO استاندارد از یک ولتاژ خطی داخلی ("پایه‌ی زمان") برای حرکت افقی از چپ به راست استفاده می‌کند، در حالی که حرکت عمودی توسط ولتاژ تحت آزمایش کنترل می‌شود، که این امکان را فراهم می‌کند تا سیگنال‌های سریع متغیر به صورت ثابت مشاهده شوند.

ساختار

اجزای اصلی:

• لامپ پرتو کاتدی (CRT)：یک لامپ خلاء که سیگنال‌های الکتریکی را به سیگنال‌های بصری تبدیل می‌کند، با یک تفنگ الکترونی و صفحات انحراف الکترواستاتیک (عمودی/افقی). تفنگ یک پرتو الکترونی متمرکز و با سرعت بالا تولید می‌کند؛ صفحات پرتو را به طور مستقل حرکت می‌دهند تا جایگاه آن روی صفحه تعیین شود.

• مجموعه تفنگ الکترونی：پرتو الکترونی را تولید و شکل می‌دهد، شامل گرمکن، کاتد (با پوشش باریوم/استرونیوم برای تابش الکترون)، شبکه کنترل (که با پتانسیل منفی شدت پرتو را تنظیم می‌کند) و آند (برای شتاب‌دهی در حدود ۱۵۰۰V). تمرکز با روش‌های الکترواستاتیک (استاندارد در CROها) انجام می‌شود.

• صفحات انحراف：دو جفت: "صفحات Y" (عمودی) و "صفحات X" (افقی) که حرکت پرتو را کنترل می‌کنند.

• صفحه فلورسنت：صفحه‌ی CRT (صاف برای صفحات کوچک و منحنی برای صفحات بزرگ) که با فسفر پوشیده شده است. الکترون‌های برخورد کننده به آن باعث فلورسانس (تابش نور) می‌شوند.

• پوشش شیشه‌ای：با شکل مخروطی و خلاء بالا. سطح داخلی آن با آکواداگ (پوشش هادی متصل به آند شتاب‌دهنده) پوشیده شده است تا به تمرکز الکترون‌ها کمک کند.

اصول کار

الکترون‌های خروجی از کاتد از طریق شبکه کنترل (پتانسیل منفی شدت را تنظیم می‌کند) عبور می‌کنند. با شتاب‌دهی توسط آند، تمرکز و انحراف توسط صفحات بر اساس ولتاژ‌های ورودی، آن‌ها به صفحه برخورد می‌کنند و یک نقطه‌ی قابل مشاهده را ایجاد می‌کنند تا موج‌ها را ردیابی کنند.

بعد از عبور از شبکه کنترل، پرتو الکترونی از طریق آند‌های تمرکز و شتاب‌دهنده عبور می‌کند. آند‌های شتاب‌دهنده با پتانسیل مثبت بالا، پرتو را به یک نقطه‌ی روی صفحه هدایت می‌کنند.

بعد از خروج از آند شتاب‌دهنده، پرتو تحت تأثیر صفحات انحراف قرار می‌گیرد. با عدم وجود پتانسیل روی صفحات انحراف، پرتو یک نقطه‌ی روشن در مرکز صفحه ایجاد می‌کند. اعمال ولتاژ به صفحات انحراف عمودی پرتو الکترونی را به بالا انحراف می‌دهد؛ اعمال ولتاژ به صفحات انحراف افقی نقطه‌ی روشن را به طور افقی انحراف می‌دهد.