katódsugárcső

Elektronikus berendezés, amelyben egy zárt vákuumcsőben elektromos tér vagy mágneses tér által eltérített elektronnyaláb fluoreszkáló ernyőn képet jelenít meg.

Thomas Alva Edison amerikai feltaláló jött rá arra, hogy egy fémet vákuumban hevítve a fémből elektronok lépnek ki. A jelenséget termoemissziónak nevezzük. Az így nyert elektronokat felgyorsíthatjuk egy elektromos tér segítségével, és így egy igen nagy sebességű elektronnyalábot (katódsugár) nyerhetünk.

A fenti ábrán látható elrendezésben 5 cm, azaz 0,05 m anód-katód távolság és 20 kV, azaz 20 000 V gyorsító feszültség esetén az elektron 83.600 km/s sebességet ér el. (Ez kb. 100-szorosa az utasszállító repülőgépek sebességének!)
Így már érthető, hogy miért nevezik a képen látható elrendezést elektronágyúnak.

Egy vezérelhető elektronnyalábhoz szükség van egy újabb elektródára, amelyet a katód és az anód közé helyezünk; ezt negatív potenciálon tartva fékezni tudjuk a nyalábot, ezáltal a nyaláb erősségét vezérelhetjük. Ennek az elektródának a neve Wehnelt henger, és az alakja olyan mint egy lyukas fenekű fazék. A fazék száját a katód felé irányítjuk. Amennyiben nem túl nagy a Wehnelt hengerre kapcsolt fékező feszültség, az elektronok átlépnek a "fazék" fenekén lévő lyukon, és nagy sebességre gyorsulnak fel.

Az alábbi animáció bemutatja az elektronágyú és az eltérítések működését.
Elsőként kattintson a "Huzalozás" gombra! (Ezzel látható válik az egyes egységek elektromos összekötése.)
Aztán fűtse fel a katódot a baloldali "Katódfűtés potméterrel". Mint észrevehető, megjelenik az elektronfelhő, de a Wehnelt hengerre kapcsolt fékező feszültség nem engedi tovább az elektronokat.
Csökkentsük a "Wehnelt henger potenciométerrel" a fékező feszültséget!

Az elektronágyúhoz még tartozik egy gyűrű alakú, negatív töltésű elektróda az elektronnyaláb fókuszálására.
Ha a gyorsítási feszültséget csökkentjük az elektronnyaláb széttartóvá válik, mert a negatív töltésű elektronok taszítják egymást. Ha lassú a nyaláb, akkor a taszító hatásnak van ideje érvényesülni.

Az Eltérítés potméterrel le és fel téríthető az elektronnyaláb. Ez természetesen elektromos tér vagy mágneses tér segítségével történik a katódsugárcsőben.

A Megállítás gombra kattintva a pillanatnyi állapotban megállítható, az "Animáció lassítása potméterrel" pedig lassítható, illetve gyorsítható az animáció.

Katódsugárcsöveket oszcilloszkópokban, kijelzőkben és tv-készülékekben használnak. Az animáció tehát a "hagyományos" TV-képernyő elvi működését mutatja be.

Felhasznált irodalom