أنبوب الأشعة المهبطية

الموسوعة » تطبيقات فيزيائية » أنبوب الأشعة المهبطية

هل فكرت يومًا كيف يظهر عرض فيلمك أو برنامجك المفضل على شاشة تلفازك؟ ما هو المكون المسؤول عن ذلك؟ إنّه أنبوب الأشعة المهبطية، تعرف عليه في المقال التالي وعلى آلية عمله وأجزائه الرئيسية.

أنبوب الأشعة المهبطية

يُعرف أنبوب الأشعة المهبطية (Cathode Ray Tube CRT) بأنّه أنبوب مفرغ من الداخل يعمل على إنتاج صور عندما تصدم الإلكترونات المتولدة ضمنه بشاشة العرض المكونة من سطح فوسفوري، ويُستخدم في أجهزة التلفاز التقليدية وأجهزة الرادار. يتوفر أكثر من نوع للأنبوب منها الأنبوب الأحادي اللون أي أنّه يستخدم مدفعًا إلكترونيًا واحدًا، أو أنبوبًا ملونًا وهو الأنبوب الذي يستخدم ثلاث مدافع إلكترونية لتأمين صور بألوان الطيف الرئيسية الأحمر والأزرق والأخضر التي تدمج سويًا لإنتاج صورة متعددة الألوان، كما تأتي الأنابيب المهبطية بأكثر من وضع عرض مثل تقنية CGA (محول الرسومات الملونة) أو VGA (مصفوفة رسومات الفيديو) أو XGA (مصفوفة الرسومات الموسعة) أو SVGA عالي الدقة (مصفوفة رسومات الفيديو الفائقة).§

مكونات أنبوب الأشعة المهبطية

تشكل المكونات التالية الأجزاء الرئيسية في أنبوب الأشعة المهبطية:

المكونات الرئيسية لأنبوب الأشعة المهبطية
  1. المدفع الإلكتروني: يأخذ شكل القمع ويتكون من سلسلة من العناصر، أهمها فتيل التسخين أو المسخن ومن مهبط، ينتج هذا المدفع حزمة من الإلكترونات التي يتم تجميعها بحزمة ضيقة وتوجيهها باتجاه شاشة العرض.
  2. قطب التحكم: يستخدم لتشغيل وإيقاف تشغيل شعاع الإلكترونات.
  3. نظام التركيز: يستخدم هذا النظام لإنشاء صورة واضحة عن طريق تركيز الإلكترونات في حزمة ضيقة.
  4. نير الانحراف: يستخدم للتحكم في اتجاه حزمة الإلكترونات عن طريق توليد حقل كهربائي أو مغناطيسي يؤدي ذلك إلى ثني حزمة الإلكترونات أثناء مرورها عبر منطقة التوليد.
  5. شاشة العرض: هي السطح الأمامي من الأنبوب، تكون مطلية بطبقة من الفوسفور، يتوهج عندما تصدم به حزمة إلكترونات عالية الطاقة. يستخدم مصطلح الفسفورية للدلالة على الضوء المنبعث من الفوسفور بعد تعرضه لحزمة الإلكترونات.§

آلية عمل أنبوب الأشعة المهبطية

كما ذكرنا سابقًا، يتكون أنبوب الأشعة المهبطية من أنبوب مفرغ يعمل على إنتاج صور عند اصطدام الشعاع الإلكتروني المولد بداخله بالسطح المطلي بالفوسفور، حيث يعمل المدفع الإلكتروني على توليد شعاع أو حزمة من الإلكترونات حيث تعمل المصاعد (Anodes) الموجودة فيه على تسريع حركة الإلكترونات، بينما يولد نير الانحراف حقل كهرومغناطيسي ذو تردد منخفض للغاية للسماح بالتحكم باتجاه حركة شعاع الإلكترونات، وبمجرد أن يصطدم الشعاع بشاشة العرض تُنتج بقعة صغيرة مشرقة ومرئية عليها، تسمى  تلك البقعة بالبكسل.

يتم تطبيق إشارات معقدة على نير الانحراف ونظام التركيز لجعل البقعة الظاهرة على الشاشة تتسابق عبر الشاشة من اليمين إلى اليسار ومن أعلى إلى أسفل في سلسلة من الخطوط الأفقية تسمى المسرعات، ويمكن تشبيه حركة البقعة للطريقة التي تتحرك بها العين عند قراءة صفحة ذات نص مكتوب بعمود واحد، لكن المسح هنا يتم بمعدل سريع جدًا بحيث ترى العين صورة ثابتة على الشاشة الداخلية ولا يمكن ملاحظة حركة البقعة، حيث يتم مسح البكسل 30 مرة في كل ثانية.

يجب الانتباه إلى أنّ حزمة الإلكترونات توجه عن طريق الحقل الكهرومغناطيسي، بالتالي فقد تتداخل خطوط الحقل مع مكبرات الصوت غير المعزولة أو الأجهزة المغناطيسية الأخرى الموجودة بالقرب من شاشة التلفزة التي تحوي أنابيب الأشعة المهبطية، لكن لا توجد هذه المشكلة في الشاشة المسطحة أو شاشات LCD لأنّها لا تستخدم أنبوب أشعة مهبطية بالتالي لا تتطلب توليد حقل مغناطيسي، هذاهو السبب في كونها أرق بكثير من أجهزة التلفاز التقليدية، وقد أصبحت الشاشات المسطحة وشاشات LCD الأكثر تواجدًا واستخدامًا في أيامنا هذه وذلك لأنّها توفر نفس الدقة والرسومات التي توفرها أجهزة التلفزة التي تحوي على أنبوب الأشعة المهبطية، لذا يمكننا القول أنّ تلك الأجهزة قد بدأت بالاندثار.§

آلية عمل أنبوب الأشعة المهبطية

يُظهر الشكل السابق مدفعًا إلكترونيًا واحدًا فقط، وهذا وفق ما ذكرنا سابقًا يعني أنبوبًا أحادي اللون، لكن في أيامنا هذه فإن أغلب الأنابيب المستخدمة تستخدم ثلاث مدافع إلكترونية، واحدة للون الأساسي الأحمر وواحدة للون الأساسي الأخضر وواحدة للون الأساسي الأزرق وذلك لينتج الأنبوب ثلاث صور متداخلة، واحدة باللون الأحمر (R) وواحدة باللون الأحمر (G) وواحدة باللون الأزرق (B)، وهذا ما يسمى بنموذج الألوان RGB.§

496 مشاهدة