标题：显像管
发展历史
1950年3月29日，美国无线电公司成功地展示出一只全电子彩色电视显像管。该公司主席戴维·萨尔诺夫宣  显像管所处位置布“我们已踏上电视新纪元的门槛——彩色电视时代”。
美国无线电公司实际上展出两只彩色显像管。一只使用单枝电子枪，而另一只使用三枝电子枪，以产生彩色图象。这两只显像管的规格与现行的黑白电视机的相同。美国无线电公司正在同使用机械扫描盘产生彩色图像的哥伦比亚广播公司进行竞争。美国无线电公司的显像管的优点在于它与现有的黑白电视传播设备一致，因而观众可使用他们家中的电视机。而哥伦比亚公司的电视系统则不然。[1]
分类
分类概述一、按电视机配套功能分有：显像管和投射式显像管。
二、按荧光屏显示颜色分有：黑白显像管和彩色显像管；按荧光屏  显像管实物图大小（对角线尺寸）分有：9、12.14.17、18、20、22in；按显像管的偏转角分为70°、90°、100°、110°、114°等。按显像管屏幕表面形状分：球面圆角、平面直角。按屏幕面矩形长高尺寸分5∶3、5∶4、16∶9。黑白黑白显像管是一种显示黑白图像的电真空器件，一支标准黑白显像管从外形上可分管颈、圆锥和屏幕三个部分。
（1）管颈：内部装有电子枪，包括发射电子的阴极、控制电子发射量的控制极、加速电子形成电子束的第一阳极和第二阳极，使电子束聚焦在荧光屏上的第三阳极等。电子枪内的电子分布近似光学的透镜系统，故称为“电子光学系统”。
（2）圆锥体：它的内壁和外壁都涂有导电的石墨层，内壁与第二阳极相连，内外之间形成一只电容，可吸收二次电子和对第二阳极起高压滤波作用。此外石墨层还可以遮挡来自显像管后部的杂散光线，扩大显像管的偏转角，使圆锥部分缩小，这样显像管的厚度就会变薄。
（3）荧光屏（屏幕）：显像管前面内壁玻璃表面涂有一层薄薄的荧光粉，当电子枪发射的电子束打到它上面时荧光粉就会发光，这部分叫作荧光屏。它的发光颜色有蓝白、黄白和灰白等几种，电子束停止作用后，荧光屏发光经过一段时间才会消失，这叫作“余辉”，一般电视显像管的余辉时间属中短余辉。为了减少光晕和光反射影响对比度的下降，显像管的管面采用烟灰色玻璃。为了防止电子射线中的负离子对荧光屏中心的轰击造成荧光膜的损坏，和提高屏幕亮度、现代显像管均采用金属化荧光屏。
（4）图像的扫描过程：为了实现电子束的扫描，在显像管的根部装上偏转线圈，当线圈中有和发送端扫描同步的锯齿波电流分别流过场、行偏转线圈时，电子束会控制荧光屏上的光点上下左右移动，此时图像视频信号加到显像管的控制极（G）上，使电子束发生强弱变化，即荧光屏上的光点亮度变化，从而显示出与发送端相同的黑白图像。彩色彩色显像管是彩色电视机中的关键器件。它的结构，原理与黑白显像管相似，但比黑白显像管复杂得多，而且荧光屏显示彩色图像。
（1）彩色显像管的种类和特点：彩色显像管分荫罩色点式三枪三束管，障板色条式单枪三束管，长方槽形障板色条式三枪三束管和单枪三束管几种。
①荫罩色点式三枪三束彩色显像管：装有与显像管管轴成1°倾斜角，并相互对称成120°排列成等边三角形“品”字状的三支电子枪，分别发射红（R）、绿（G）、蓝（B）三条电子束。与黑白管不同，在三支电子枪内部都有一个与二、四阳极相连的第三阳极（会聚极），能受外部磁场影响调节会聚。荧光屏由涂有近100万组由R、G、B三基色组成的荧光粉点（色素）的球面状屏面和距离它15mm，上有近似1/3荧光点数量小孔的球面薄金属钢板（荫罩板）组成。电子束经过会聚才能通过小孔打到相应的各自荧光点上，不会出现染色和混色现象，使我们看到的是一幅彩色图像。
②障板色条式单枪三束彩色显像管：它与荫罩色点式三枪三束管内部  显像管原理结构完全不同。装有按R、G、B顺序一字形水平排列、三组独立的由灯丝、阴极、控制极组成的电子枪，其余由第一阳极、第二、四阳极，第三阳极和两对作会聚用的金属偏转板组成的公共的枪体。荧光屏由按R、G、B顺序排列成1200～1500条荧光粉条和刻有400～500条金属丝缝的栅栏状钢板组成，障板每一缝隙与荧光粉条对应，形状相同呈柱面形，同理，电子束经过会聚在障板隙缝处交叉后射到各自对应的色条上，出现了70～80万组色点，使荧光屏呈现一幅彩色图像。
（2）彩色显像管的新种类 
①高分辨率显像管：通过缩小调制极电子束孔和增加荫罩板的孔（槽）数量来提高分辨率； 
②穿透式显像管：由于去掉了荫罩板，故抗振动、抗冲击性能特别好。
显像原理
在电视接收机中，由视放末级把经过放大的视频图像信号送到显像管阴极，用以控制电子束电流的强弱，从而重显图像。如果图像信号是与静态电压同时加在显像管的G、K之间的。下面利用线性化后的显像管调制曲线来分析加入图像信号后束电流的变化，以及显像管显示图像与调制曲线的工作关系。
调制特性
荧光屏上形成图像的各点的灰度由栅阴电流的大小决定，而阴极电流的变化受栅阴电压的调制。我们把栅阴电压Ugk对阴极电流i，的控制关系称为显像管的调制特性。因此，显像管的调制特性实际是指电子束流与显像管栅－阴极电压之间的关系。阴极射线管的调制特性成指数曲线关系，其关系曲线表示式为：式中指数值称为显像管的值，越大曲线越陡峭，信号电压对电子束控制的灵敏度越高。通常黑白显像管的=2.2，彩色显像管=2.8。
黑白图像
显示黑白图像的显像管（简称黑白管）。黑白管的主要组成部分是玻壳、电子枪和荧光屏。在玻壳的管颈上还装有偏转线圈。玻壳内保持真空。电子枪发射一个被调制的电子束，经聚焦、偏转后打到荧光屏上显示出发光的图像。这个被调制电子束的扫描，与发送端摄像管靶面上电子束的扫描同步，束电流的大小和摄像管输出的电信号相对应。由于人的眼睛有惰性，受调制的电子束在荧光屏上逐点扫描产生亮度不同的光点，在荧光屏上形成一幅光的图像。玻壳现代显像管的外壳都用玻璃制成。玻壳分三部分：屏、玻锥和管颈。玻壳内真空度为（1—5）×10帕。显像管的屏为矩形，通常以对角线的长度表示屏幕的大小，常用的如31厘米（12英寸）、36厘米（14英寸）及48厘米（19英寸）等。荧光屏玻屏内壁涂覆荧光粉的部分。荧光粉在受电子束激发时发光。玻屏为烟色，起中性滤光片的作用，光的透过率约50%。照射到荧光屏上的杂光反射到观察者要经过二次衰减，而荧光屏图像的光仅经过一次衰减，这就减小了杂光对图像的影响，从而提高了对比度。荧光粉由发蓝光的硫化锌：银（ZnS：Ag）和发黄光的硫化锌镉：银〔（ZnCd)S：Ag〕混合而成。控制两种粉混合的比例，就能发出不同色温度（如9300K，11000K等）的白光。在荧光粉层上蒸涂厚度为2000—3000埃的光滑铝膜。其作用是：①借助铝膜的镜面反射将屏的亮度提高70%～80%；②由于铝层是一等位面，可防止离子对荧光粉层的轰击而产生离子斑；③由于铝层不透光，能阻挡从锥体内壁来的反射光，从而提高图像的对比度。电子枪玻屏内壁涂覆荧光粉的部分。荧光粉在受电子束激发时发光。玻屏为烟色，起中性滤光片的作用，光的透过率约50%。照射到荧光屏上的杂光反射到观察者要经过二次衰减，而荧光屏图像的光仅经过一次衰减，这就减小了杂光对图像的影响，从而提高了对比度。荧光粉由发蓝光的硫化锌：银（ZnS：Ag）和发黄光的硫化锌镉：银〔（ZnCd)S：Ag〕混合而成。控制两种粉混合的比例，就能发出不同色温度（如9300K，11000K等）的白光。在荧光粉层上蒸涂厚度为2000—3000埃的光滑铝膜。其作用是：①借助铝膜的镜面反射将屏的亮度提高70%～80%；②由于铝层是一等位面，可防止离子对荧光粉层的轰击而产生离子斑；③由于铝层不透光，能阻挡从锥体内壁来的反射光，从而提高图像的对比度。电子枪的功能是发射电子、控制电子流，并将电子束聚焦、加速后打到荧光屏上形成细小的光点。黑白显像管通常采用单电位电子枪，由热阴极发射电子，控制极控制发射电流的大小。电子经12～16千伏的阴极电压聚焦加速后轰击荧光屏，在荧光屏上产生随视频信号的强弱而调制的光斑。偏转系统显像管普遍采用磁偏转系统。磁偏转系统包括两组互相垂直的线圈，一组线圈有扫描电流流过时电子束产生水平方向偏转，另一组线圈有电流流过时电子束的水平扫描线逐渐自上而下地移动。在逐行扫描制中，水平扫描的周期为垂直扫描的1/625；在隔行扫描制中，则为2/625。显像管外形特征之一是偏转角。它是指满屏扫描时对角线的偏转角，一般为90°或110°。屏面质量对屏的要求有三点。①亮度：单位是熙提或毫熙提。亮度随发光材料的发光效率、束电流的大小和阳极电压的高低而异。②对比度：显像管屏上图像最亮处的亮度与最暗处的亮度的比值。③分辨率：分辨图像细节的能力，通常以扫描行数来表示。分辨率主要决定于电子枪的结构和阳极电压，以及束电流的大小。荧光粉颗粒的大小对分辨率也有影响。
彩色图像
显示彩色图像的显像管（简称彩色管）。彩色图像的显示基于三基色的原理。任何彩色都可以用红绿蓝三种基色配合而产生基本相同的视觉效果。彩色管不同于黑白管，它有产生三种基色的荧光屏和激励荧光屏上数以万计的三基色单元的三个电子束。只要三基色荧光粉所产生的光的分量不同，就可以形成自然界的各种彩色。
如红绿蓝三基色的光通量依一定的比例配合就成白光。红和绿配合就成黄光。红和蓝配合就成紫光。只有红枪的电子束激发红粉则发红光，只有蓝束激发蓝粉则发蓝光，只有绿束激发绿粉则发绿光。如果三束电流均为零（荧光屏未被激发）则呈黑色。彩色电视信号传输不同于黑白电视之处就是除亮度信号外还有一个色度信号。彩色电视机接收这两个信号，经过处理后分解为三个（红、绿、蓝）亮度信号分别去调制相应的电子枪。
从1949年美国 RCA公司首先创制荫罩式彩色管后，直到1972年世界上普遍使用的是成三角形排列的三枪三束管。1972年后 RCA首先宣布制成精密一字排列彩色管。彩色管（荫罩式）有五个基本的部件，即玻壳、彩色屏、荫罩、电子枪和套在玻壳管颈上的偏转线圈。
玻壳　彩色管玻壳的形状和功用与黑白管相同，但彩色管用的高压达25—32千伏。这样高能量的电子束轰击荧光屏不仅辐射X射线，而且还会使荧光屏变为棕褐色，所以屏玻璃采用特制的钡锶铈玻璃。电子束不仅轰击荧光屏而且有80%的电子束流打在荫罩上，这样有75%左右的X射线从锥体泄漏出来。因此锥体采用含铅量（PbO）达21%以上的高铅玻璃以吸收75%—80%的X射线。荧光屏在三角形排列的三枪三束管中，荫罩上有数十万个圆孔，对应的荧光粉点数目就是荫罩孔数目的三倍。在PIL管中，采用条孔状的荫罩，相对应的是条状荧光粉条。无论三角形管或 PIL管三束均会聚于荫罩的圆孔或条孔，然后分别打到三个粉点或粉条上。彩色管用的三基色荧光粉已经过多次的改进，白场的发光效率从1957年的8流/瓦提高到 45流/瓦。常用的发红光的荧光粉为硫氧化钇：铕（Y2O2S：Eu），发绿光的为硫化锌镉：铜，铅（ZnCd)S：Cu，Al），或用无毒的硫化锌：金，铜，铝(ZnS:Au，Cu，Al），发蓝光的为硫化锌：银（ZnS:Ag）。荧光粉层上也蒸涂铝膜，其作用和黑白管中的铝膜相同。为了提高对比度，过去彩色管的屏也是烟色的。1968年出现了黑底屏，即在屏光粉点或粉条间预涂吸收外来光的石墨粉。这样便不需要采用烟色屏玻璃，提高了透光率（85%）和亮度。70年代末期红蓝两种荧光粉分别采取了着色工艺，在红粉上涂了红色的颜料（α-Fe2O3），蓝粉涂了蓝色的颜料（Co·nAl2O3），从而提高了对比度。荫罩板彩色管的荫罩板是一个遮色机构。三个电子束通过荫罩板上的一个小圆孔或条孔，才能分别打到各自对应的粉点或粉条上。64厘米（25英寸）彩色管荫罩板上大约有50万个圆孔，这样荧光屏上就有3×50万个荧光粉点。
电子枪和偏转线圈　在三角形排列电子枪的彩色管中，要使三束在均匀磁场中一起偏转还需要有复杂的会聚系统。其作用是使三束在扫描时始终保持会聚在荫罩上的圆孔或条孔中。现在通用的PIL管是自会聚的，无需复杂的调整系统。这种管子的三个电子枪成一字排列，而且是一体化结构，即把三个枪冲制成一个整体以保证精度。除了三枪紧密地一字排列外，还依靠不均匀的偏转磁场来完成自会聚。垂直偏转磁场是桶形的，水平偏转磁场是枕形的。这样，当三束上下或左右偏转时，磁场的分力的作用可使三束会聚。屏面质量与黑白管一样，对彩色管屏面要求亮度和图像分辨率高，此外还有色度的要求。彩色管的亮度指的是白场亮度。60年代以来，由于改进发光材料、采用黑底屏和提高阳极电压，白场亮度提高了14倍。对比度的提高主要是通过铝化屏、黑底和着色荧光粉实现的。新型电子枪的研制提高了图像的分辨率。在色度方面，则是要求图像各部位的彩色与原物景没有颜色上的失真。新种类1、高分辨率显像管：通过缩小调制极电子束孔和增加荫罩板的孔（槽）数量来提高分辨率；
2、穿透式显像管：由于去掉了荫罩板，故抗振动、抗冲击性能特别好。
技术参数
显像管的检验分常规检验、技术参数检验、安全性能和工作耐久性试验。常规检验包括包装、外观检验：
①包装检验按GB191—90和SJ/T10916—96规定； 
②外观检验检查显像管玻壳应完整、无裂纹、裂痕，屏面玻璃无影响观看的气泡、划痕，管针完整并与管颈轴平行，荧光膜涂层无脱落、无阴阳面。参数检验中国国标GB3212—82GB/T5998—94及GB5960—86分别对黑白显像管规定24项光电参数测试方法，对彩色显像管规定26项光电参数测试方法和主要尺寸检验。我们概括提出18项主要性能指标、测试方法见表6—9—49。
表6—9—49显像管的检验 
管种 
参数 标准 黑白 彩色 
GB/T3212—82 GB/T5998—94 
直观检验 GB5960—86中3.3 
含气系数 2.15 2.1 
阴极发射电流 2.6 2.5 
截止电压 2.9 2.8 
截止电压比 2.9 2.8 
面板和屏面缺陷 GB/T5998—94中2.10 2.10 
光栅中心位移 2.19 2.15 
光栅倾斜 2.16 
失会聚 2.22 
均匀性 2.22 2.23 
分辨力 2.17 2.11 
聚焦电压 2.18 2.12 
热丝电流 2.3 SJ/T11082—96  日本全面停产crt（显像管）电视热丝与阴极间漏电流 2.5.1 2.3.2 
各栅极电流 2.6 2.4.3 
寄生发射 2.7 2.6 
跳火 2.8 2.7 
有效屏面尺寸 2.16 GB/T9435—88性能检验包括两部分：
①显像管的防爆试验：按GB2037—89规定。
②防X射线辐射按SJ2484—84规定。耐久检验应按GB5960—86中3.9.2规定。注意事项显像管系实施进口安全质量许可制度的产品，国外生产或经营企业须按规定获得由国家出入境检验检疫局颁发的进口安全质量许可证书，并在产品上加贴相应标志，方可进口。
回收技术
日本松下公司2009年10月2日宣布，该公司开发出一种利用激光的显像管熔融割断回收技术。与传统显像管回收技术相比，采用新技术可更加高效地分离和回收显像管。
松下公司发布的新闻公报说，由于新技术使用了激光，处理过程中，平均每个显像管的处理时间仅为50秒，这使新技术的显像管处理能力达到了传统技术的3倍。公报说，显像管屏幕和后面的漏斗状玻璃的纯度不同，回收时需要在一定的地方将两者分离并且确保两种玻璃互不掺杂。以往切割显像管是用金属线环绕显像管这两部分的接合部位，通电加热金属线，使这两部分分离。但是用这种技术也有缺点，一是金属线需要一定时间加热，影响处理效率；二是玻璃可能因为局部加热产生的热应力而破裂，从而造成切割位置不整齐，还必须手工修正。新技术能让激光的焦点一直聚焦在玻璃表面，并调节照射到玻璃表面的能量，从而实现稳定的熔融割断。新技术还能自动测量判定要处理的显像管尺寸，并根据尺寸选择适合的激光强度和切割方式，进行全自动化的处理。