billedrør

Billedrør, katodestrålerør, CRT (Cathode Ray Tube), komponent til gengivelse af elektroniske billeder, fx fra et tv-kamera. De store anvendelsesområder er i tv-apparater og computermonitorer, men billedrør anvendes også i andre apparater, bl.a. som søger i tv-kameraer. Trods den store forskel i skærmstørrelse, fra nogle få cm til op mod 1 m, er teknikken den samme, nemlig at få en stråle af elektroner i et vakuumrør til at frigive energi i form af lys fra en fosforbelagt skærm. Dette blev første gang beskrevet i 1897 af den tyske fysiker Karl F. Braun i forbindelse med udviklingen af katodestrålerøret. Billedrørets udvikling er tæt knyttet til tv's udvikling, og i 1930'erne var det blevet muligt at skabe så højt et vakuum, at elektronstrålen kunne fokuseres tilstrækkeligt til at muliggøre brugbare tv-billeder på billedrør. I årene omkring 1950 blev farvebilledrør udviklet i USA sammen med farve-tv.

På billedrør vises motivet som et meget stort antal punkter i hurtig rækkefølge. Billedet opbygges i et linjeraster på 625 linjer. Elektronstrålen tegner rasteret fra venstre mod højre i en kort linjeperiode på 64 milliontedele sekund og samtidig fra top til bund i en lang billedperiode på ¹/₅₀ sekund. Elektronstrålen dannes af den ca. 800 °C varme katode i elektronkanonen i rørets bagende og fokuseres med elektrostatiske linser til en lille plet på skærmen. Undervejs afbøjes strålen af variable, magnetiske felter, som dannes af strømme i afbøjningsenhedens spoler. Afbøjningen styres i takt med en tilsvarende afbøjning i kameraet, så motivets enkelte punkter gengives det rigtige sted på skærmen. Lyset fra motivets punkter styrer via elektroniske kredsløb elektronstrålens intensitet og dermed lyset på skærmen ved at ændre spændingen på katoden. Hvert punkt lyser op 50 gange pr. sekund i et kort glimt på nogle tusindedele sekund. Når billedet på skærmen alligevel ses som en gengivelse af motivet, skyldes det synssansens manglende evne til at adskille lysglimtene, der opleves som konstant lys. Skærmens fosforbelægning er en blanding af materialer, valgt så de giver mest muligt synligt lys, når de modtager energien fra elektronstrålens opbremsning. Elektronernes energi stammer fra anodespændingen, som i store billedrør kan være over 30.000 V, hvilket bringer elektronerne op på ¹/₃ af lysets hastighed. Bagsiden af fosforlaget er dækket af et tyndt aluminiumslag, som dels leder elektronstrømmen bort og dels spejler den bagudgående del af lyset, så den rettes fremad.

Den væsentligste årsag til, at billedrøret slides, er, at den nødvendige, høje katodetemperatur med tiden forringer katodens evne til at afgive en intens og koncentreret elektronstråle. Dette medfører både mindre lys og skarphed på billedet.

Farvebilledrør er i stand til at udsende tre farver lys samtidig: rødt, grønt og blåt. Ved blanding af disse kan der dannes tilstrækkelig mange farver til at gøre gengivelsen troværdig. Skærmens fosfor er delt op i grupper af smalle, lodrette striber. Hver gruppe, der er ca. 0,8 mm bred, består af tre striber fosfor. De lyser hhv. rødt, grønt og blåt, når de rammes af elektronstrålen, som i farvebilledrør stammer fra tre elektronkanoner. Ca. 1 cm bag fosforlaget sidder en tynd metalplade, skyggemasken, med en lodret stribe huller for hver gruppe. Hullerne tillader de tre elektronstråler at ramme hver sin fosforstribe, mens pladen skygger for de andre to.

Billedrøret påvirker omgivelserne på tre måder. Ved opbremsningen af elektronerne dannes foruden lys også røntgenstråling. Den dæmpes til den naturlige baggrundsstrålings niveau af tilsætningsstoffer i glasset. Den høje anodespænding danner et elektrostatisk felt foran skærmen. Det kan fjernes med en gennemsigtig, ledende belægning på skærmen. De magnetiske felter fra afbøjningen er såkaldt ELF (ekstremt lave frekvenser), hvis eventuelle biologiske skadevirkninger diskuteres. De kan reduceres med kompensationsspoler, hvilket især anvendes i billedrør til computermonitorer.

Der er gjort mange forsøg på ændrede udformninger af billedrøret, så dets store dybde undgås. Det er dog ikke lykkedes at lave en industriel produktion af disse billedrør, så den nu enerådende form er sandsynligvis billedrørets endelige. Men flade displays med andre teknologier er i produktion. LCD'er (Liquid Crystal Displays) er ofte anvendt i bærbare pc'er og små tv-apparater, og displays med elektroluminescens, plasmadisplay og displays med store, flade koldkatoder er kandidater som flade afløsere for billedrøret.