INDICE

TEMAS PAGINA

Introduccion 4

Tubos de rayos catodicos 5

- Deficion general 5

TRC para osciloscopios 6

- Primeros tubos de rayos catodicos6- Deflexion electrostatica - barrido de electrones9- Pantalla de los CRT 14- Datos del fosforo 15

* Tipo de fosforo, fluorescencia, fosforecencia y luminisencia

TRC para television 16

- Television 16- Tubo de rayos catódicos para televisión 16

* Pantalla 17

- Tipos de imagen 18

- Tension del anodo 19- Revestimiento de la pared 19

- Capacidad de filtro de alta tension19- Capacidad de Entrada 20- Capa frontal 20- Angulo de deflexion 20

* Deflexion, enfoque y centrado 20- Ajuste de enfoque 21

- Ajuste de centrado 21

- Iman curvador del haz 22- Fosforo de pantalla 23- Persistencia de la pantalla 23

- Pantalla aluminizada 24- Haz electronico 24- Punto de cruce 25- Enfoque de baja tension 26- Enfoque de alta tension 26- Deflexion Magnetica 26

Tubos de imagen a color 27

- Yugo de Deflexion 29- Yugo de convergencia 29- Iman lateral de Azul 29- Iman de Pureza 29- Disposicion de cañones electronicos 30- Tipos de pantallas de color 30- Tubos de imagen con haces de linea 30

* Tubos de imagen Triniton Sony 31- Tubo de imagen RCA en linea 32

- Tension rejilla - catodo en el tubo de imagen 33- Polarizacion de CC negativa en la rejilla de control 33- Polarizacion de CC positiva en el catodo34- Control de brillo para el tubo de imagen34- Como variar la señal de CA video la intensidad del haz34- Excitacion de la rejilla 35- Excitación del catodo 36- Precauciones con el tubo de imagen 36

Radiacion X 36

- Proteccion contra descargas discruptivas37- Tubos tipicos de imagen blanco y negro38- Tubos de imagen a color 38

TRC para rayos X 39- Rayos X 39

* Propiedades de los Rayos X 40- Fluorescencia 41- Ionizacion 41- Difraccion de rayos X 41

- Efecto fotoelectrico 41

* Aplicaciones en la industria 41* Medicina 42

-Tubo de rayos catodicos de rayos X 44 Conclusiones 46

INTRODUCCIÓN

Muchos de los aparatos que utilizamos cotidianamente, tanto para mediciones, como para entretenimiento e inclusive como herramientas médicas utilizan un dispositivo en común: El tubo de rayos catódicos. Este aparato vemos que es el componente pricipal de nuestros indispensables televisores, de los osciloscopios de laboratorio, de las máquinas de rayos X de los hospitales, cámarase de video, monitores de computadoras, etc.

Se nos encomendó la tarea de realizar una investigación sobre que son los tubos de rayos catódicos. Así mismo averiguar que caracteríticas en particular se observan para los tubos de rayos catódicos para televisores, osciloscopios y rayos X.

Pues bien, en el presente documento (endisquetado) se desarrollaran los temas anteriormente expuestos.

También tenemos una sección de anexos, en los cuales presentamos breves temas relacionados con el objeto de nuestra investigacíon.

Queremos disculparnos por el hecho de que no pudimos incluir ni una sola gráfica en éste documento. Teniamos pensado incluir varias (más de 20), pero nos topamos con el inconveniente de que tan solo una de ellas saturaba el espacio disponible del diquete que disponemos para presentar éste documento. Y no quisimos presentar más de un disquete ya que para poder recopilar todas las gráficas necesarias para ilustrar nuestro documento

hubiesemos tenido que disponer de más de 10 disquetes saturados. Y suponemos lo tedioso que le sería a usted tener que manipular 11 disquetes, y para poder visualizar los gráficos y el presente documento usted tendría que reeditar toda la información en su computadora.

Sin tener nada mas de platicar damos por iniciado éste documento.

TUBO DE RAYOS CATÓDICOS

Definición General

Es un tubo electrónico o contenedor de vidrio al vacío, que en un extremo tiene un cátodo o electrodo negativo y un dispositivo de cañón (o disparador) de electrones que proyecta un haz de electrones contra una pantalla luminiscente situada en el extremo opuesto del tubo. Cada vez que los electrones golpean la pantalla, aparece una mancha brillante de luz. Los tubos de rayos catódicos se utilizan como tubos de imagen en los receptores de televisión y como pantallas de presentación visual en equipos de radar, instalaciones informáticas y osciloscopios.

Los electrones son emitidos por un cátodo de caldeo indirecto situado en el cañón de electrones. Una serie de rejillas de potencial positivo con respecto al cátodo aceleran los electrones a medida que éstos pasan a través de ellas. A continuación, los electrones atraviesan una serie de ánodos en forma de rosquilla que dirigen la corriente de electrones para que golpeen sobre la pantalla luminiscente como finas punzadas. Entre el cañón de electrones y la pantalla existen dos conjuntos de placas deflectoras eléctricas, o bien dos conjuntos de bobinas deflectoras magnéticas. Las placas deflectoras eléctricas se utilizan en los tubos catódicos pequeños, mientras que las bobinas deflectoras magnéticas se emplean en los tubos catódicos grandes, ya que en éstos se requiere una deflexión amplia, por ejemplo en los tubos de televisión.

En los tubos catódicos que contienen placas deflectoras eléctricas, un par horizontal de placas controla el movimiento del haz de electrones hacia arriba y hacia abajo, mientras que un par vertical controla el movimiento del haz de izquierda a derecha. En cada par de placas, una de ellas tiene una carga de electricidad negativa y la otra una carga positiva. Si las cargas son de idéntico valor, el haz golpeará el centro de la pantalla luminiscente. Si las cargas no son iguales, el haz de electrones será desviado. El grado de deflexión dependerá de la tensión aplicada a las placas. A medida que varíe la señal aplicada a las placas

horizontales, variará la mancha de luz sobre la superficie del tubo, que se moverá hacia arriba o hacia abajo, según los cambios de tensión. Si varía la tensión de las placas verticales, el haz de electrones se moverá horizontalmente en la superficie del tubo.

Las bobinas deflectoras magnéticas funcionan de manera similar, con la diferencia de que el haz de electrones es desviado por las variaciones en la potencia de los campos magnéticos que atraviesa.

TUBO DE RAYOS CATODICOS PARA OSCILOSCOPIO

1-PRIMEROS TUBOS DE RAYOS CATÓDICOS.

En la figura 2.

Se puede apreciar un corte transversal de uno de los primeros tubos de rayos catódicos, que aún se utiliza en osciloscopios de bajos frecuencias. La operación básica del tubo de rayos catódicos moderno se facilita con la comprensión del tubo de rayos catódicos básico.

Un cátodo calentado emite electrones, los cuales se aceleran debido al primer ánodo de aceleramiento, o ánodo de preaceleramiento a través de un pequeño hueco en la rejilla de control. La cantidad de corriente de cátodo, que gobierna la intensidad del punto, puede controlarse con la rejilla de control de una manera similar a un tubo al vació convencional. El ánodo preacelerador es un cilindro hueco que está a un potencial de algunos cientos de volts más positivo que el cátodo, así que el haz de electrones se acelera en el campo eléctrico. Un ánodo de enfoque es colocado poco antes del ánodo preacelerador siendo este tambien un cilindro. Siguiendo al ánodo de enfoque que está el ánodo acelerador, el cual da al haz de electrones el ultimo suministro de energía antes que viaje a la pantalla fosforescente.

A un que solo se hace referencia a un “ánodo de enfoque”, este necesita tres elementos para enfocar el haz de electrones. Si a los electrones acelerados se les permitiera viajar simplemente hacia la pantalla fosforescente, divergiría debido a las variaciones de energía y produciría un punto bastante mal definido sobre el fósforo; por lo tanto, el haz se enfoca con lentes electrostáticos de tal forma que converge sobre la pantalla de fósforo, como se podrá observar en la figura 3. Las lentes para electrones requieren tres elementos, el elemento central debe estar a un potencial más bajo que los otros dos exteriores. El la figura 4 se aprecian dos elementos a dos potenciales distintos , en donde el de la derecha tiene un potencial mayor que el de la izquierda. Debido a la diferencia de potencial, habrá un campo eléctrico generado como se puede ver. La fuerza del campo eléctrico se rige por la cantidad de fuerza que experimentaría una partícula cargada en el campo y se escribe mediante la siguiente ecuación:

E = f/q

Donde E es la intensidad del campo eléctrico, en volts por metro y f la fuerza que experimentaría la partícula con carga q, en coulombs. Un electrón tiene una carga negativa, e, de 1.6x10-19 C y experimentaría una fuerza en un campo eléctrico de:

Fe = eE

El campo eléctrico generado no es uniforme, y si se dibujaran líneas equipotenciales, vease la figura 4, éstas se curvarian en el centro de los dos cilindros. Únicamente los electrones que pasan por el centro de los cilindros no sufrirían fuerza, alguna. Los electrones que se desplazan desde la línea central son afectados por una fuerza y se desvían . para observar esto considérese un electrón que se aproxima a una superficie equipotencial, ver figura 5. El potencial a la izquierda de la superficie S es V- y el de la derecha V+. Un electrón que se mueve en dirección AB en cierto ángulo con respecto a la normal de la superficie equipotencial y entra en el área a la izquierda de S con velocidad v1, experimenta una fuerza en la superficie S. Esta fuerza actúa en dirección normal a la superficie equipotencial. Debido a esta fuerza, la velocidad del electrón se incrementa hasta un nuevo valor v2, después que pasa S. la componente tangencial V(t), de la velocidad de ambos lados de S permanece constante ya que no existe un cambio en el potencial a lo largo de la línea equipotencial. Únicamente la componente normal de la velocidad vn, se incremente, por lo tanto:

Vt = V1senØi = V2senØr

Donde Øi es el ángulo de incidencia y Ør el ángulo de refracción del haz de electrones. Al arreglar la ecuación resulta.

SenØi = V2SenØr = V1

La ecuación es idéntica a la expresión que relaciona la refracción de un rayo de luz que pasa a tráves de una área de diferentes índices de refracción, y por lo consiguiente, las superficies equipotenciales actúan como la superficie de una lente en la óptica geométrica.

Cada unión entre los dos cilindros contienen líneas semejantes a un lente cóncavo. El haz de electrones a partir del cátodo pasan por la primera lente electrostática y tiende a alinearse hacia el eje del tubo de rayos catódicos, y después de pasar por una segunda lente cóncava se habrá enfocado en la pantalla de fósforo. A diferencia de su contraparte de vidrio óptico, la longitud focal de la lente se puede enfocar variando la diferencia de potencial entre los dos cilindros. De esta forma se enfoca el haz de electrones en la pantalla de fósforo para que produzca un pequeño punto brillante.

2- DEFLEXION ELECTROSTATICA-BARRIDO DE ELECTRONES.

Para el análisis del método de la deflexión electrostática de un haz de electrones en un osciloscopio considérese de nuevo la afirmación referente a la fuerza de un electrón en un campo eléctrico uniforme, nótese la figura 6.

Según la definición de intensidad de campo eléctrico, T, la fuerza ejercida sobre un electrón es fe = - eE (newton). La acción de la fuerza ejercida sobre el electrón lo acelera en dirección del electrodo positivo, a lo largo de la línea del flujo del campo. La segunda ley de Newton del movimiento permite calcular esta aceleración mediante.

a = f/m = -e(E)/m = (m/s^2)

Donde a = aceleración del electrón (m/s^2)

f = fuerza sobre el electrón (N)m = masa del electrón (kg)

Cuando se estudia el movimiento del electrón en un campo eléctrico , se suele especificar respecto a los conocidos ejes cartesianos. El movimiento del electrón en un campo eléctrico dado no se puede determinar a menos que se conozcan los valores iniciales de velocidad y desplazamiento. El termino inicial representa el valor de velocidad y desplazamiento al momento de la observación, o tiempo t = 0 .

Considérese ahora un campo eléctrico de intensidad constante con las líneas de fuerza apuntando en la dirección negativa del eje Y. Un electrón que entra en este campo en la dirección positiva del eje X con una velocidad inicial vox experimenta una fuerza. Debido a que el campo solo actúa a lo largo del eje Y, no habrá fuerza a lo largo del eje X ni del eje Z, y la aceleración del electrón a lo largo de ambos ejes debe de ser cero. Una aceleración cero indica velocidad constante; además, como el electrón entra en el campo en la dirección positiva del eje X y con una velocidad inicial v0x, continua su recorrido a lo largo del eje X a esa velocidad.Ya que la velocidad a lo largo del eje Z era cero al tiempo t=0, no hay movimiento a lo largo del eje Z.

La segunda ley de newton del movimiento, aplicada a la fuerza que actúa sobre el electrón en la dirección de Y, conduce a.

F = MAy o Ay = f/m = -e(E)/m = constante

La ecuación indica que el electrón se mueve con aceleración constante en la dirección Y del campo eléctrico uniforme. Para determinar el desplazamiento del electrón debido a esta fuerza de aceleración, se utiliza la expresión para la velocidad y el desplazamiento.

V= v0 + at (m/s)

X=x0 + v0 + 1/2 (at2) (m) desplazamiento

De acuerdo con la condición inicial de velocidad cero en la dirección de Y(Voy = 0) tenemos:

Vy=Yt (m/s)

De la cual después al sustituir da como resultado :

Vy = -e( t/m (m/s)

El desplazamiento del electrón en la dirección de Y se obtiene de la ecuación que la lleva, aplicando las condiciones iniciales de desplazamiento cero (y0 = 0) y velocidad cero (Voy = 0), a

Y = 1/2ayt^2 (m)

Que al sustituir utilizando las ecuaciones anteriores tenemos:

Y=-eEyt^2/ 2m (m)

La distancia X , viajada por el electrón en el intervalo de tiempo t, depende de la velocidad inicial v0x, con lo que cabe escribir, utilizando de nuevo la ecuación :

X=x0+v0xt+(1/2) at^2 (m)

La cual, despues de aplicar las condiciones iniciales para la dirección X(xo=0 y ax=0), tenemos:

X=v0xt o t=x/ v0x (s).

Al hacer algunas sustituciones obtenemos una expresión para la deflexión vertical como función de la distancia horizontal viajada por el electrón:

Y = -eETy /2v0mx^2 (m)

Esta ecuación muestra que la trayectoria de un electrón que viaja a través de un campo eléctrico de intensidad constante y que entra en el campo a ángulos rectos con las líneas de flujo, es parabólica en el plano X-Y.

Dos placas paralelas, llamadas placas de deflexión, están separadas por una distancia d y conectadas a una fuente con diferencia de potencial Ed, de tal forma que exista un campo eléctrico T entre las placas. La intensidad de este campo eléctrico está dada por:

T = (Ed)/d (V/m)

Un electrón que entra en el campo con una velocidad inicial v0x se deflecta hacia la placa positiva siguiendo la trayectoria parabólica de la ecuación de deflexión. Cuando el electrón abandona la región de las placas de deflexión, la fuerza de deflexión desaparece y el electrón viaja en línea recta hacia el punto P" en la pantalla fluorescente. La pendiente de la parábola a una distancia a x = ld donde el electrón abandona la influencia del campo eléctrico se define como.

Tan Ø dy/dx

Y de la ecuación de la deflexión y diferenciando con respecto a x tenemos:

TanØ dy/dx = -e(ld/mv20x

La línea recta del viaje del electrón es tangente a la parábola en x = ld, y est tangentese intersecta con en el eje X en el punto o .La localización de este origen aparente O" está dado por las ecuaciones:

X-O¨ = y/tanØ = (e(ld²/2mv2ox)/ (eTyld/mv20x)= Id/2 (m)

Por lo tanto, el origen aparente O¨ se encuentra en el centro de las placas de deflexión y a una distancia L a partir de la pantalla fluorescente.

La deflexión en la pantalla está dada por

D = L tanØ (m)

Al sustituir, se obtiene :

D = L (eEl²)/mv²ox (m)

La energía cinética del electrón que entra en el área entre las placas de deflexión con una velocidad inicial vox es:

1/2mv²ox = eEa

donde Ea es el voltaje de aceleración en el cañón de electrones. Al arreglar la ecuación se obtiene:

v²ox = 2eEa/m

Al sustituir la ecuación para la intensidad de campo (y, y la ecuación para la velocidad del electrón vox en la dirección X en la ecuación, resulta:

D = L e(yI²d/mv²ox = LIdEd /2dEa (m)

Donde D = deflexión sobre la pantalla fluorescente (metros)

L = distancia a partir del centro de las placas de deflexión hasta la pantalla (metros)

Id = longitud efectiva de las placas de deflexión (metros)

d = distancia entre las placas de deflexión (metros)

Ed = Voltaje de deflexión (volts)

Ea = voltaje de aceleración (volts)

La ecuación indica que para un voltaje de aceleración Ea dado y para las dimensiones particulares del CTR (Nota: CRT o CTR significa Tubo de Rayos Catódicos por sus siglas en inglés), la desviación del haz de electrones sobre la pantalla es directamente proporcional al voltaje de deflexión Ed. Está proporcionalidad directa indica que el CTR se puede utilizar como un dispositivo lineal de indicación de voltaje. En este análisis se supone que Ed es un voltaje fijo de cd. Sin embargo por lo general el voltaje de deflexión es una cantidad variable y la imagen sobre la pantalla sigue las variaciones de voltaje de deflexión de una manera lineal.

La sensibilidad de deflexión S de un CRT se define como la desviación sobre la pantalla (en metros ) por volt del voltaje de deflexión. Por lo tanto por definición

S = D/Ed = Lld/2dEa (m/v)

Donde S es la sensibilidad de deflexión (m/v). El factor de deflexión G de un circuito CRT por definición es el reciproco de la sensibilidad S y se expresa de la siguiente manera

G=1/S=2dEa/Lld.

La expresión para la sensibilidad de deflexión S y el factor de deflexión G indica que la sensibilidad de un CRT es independiente del voltaje de deflexión, pero varía linealmente con el potencial de aceleración; por lo tanto, altos voltajes de aceleración producen un haz de electrones que requieren un alto potencial de deflexión para una excursión dada sobre la pantalla. Un haz altamente acelerado posee más energía cinética, y por lo tanto, produce una imagen más brillante sobre la pantalla del CRT; pero también el haz es más difícil de deflectar y algunas veces se habla de un haz difícil. Los valores típicos de los factores de deflexión están en el rango de 10 V/cm a 100 V/cm correspondientes a las sensibilidades de 1 mmV y 0.1mm/V, respectivamente.

3-PANTALLA PARA LOS CRT

Cuando el haz de electrones golpea en la pantalla del CRT, se produce un punto luminoso. El material en la pantalla en la superficie interior que produce este efecto es el fósforo. Dicho elemento absorbe la energía cinética de los electrones bombardeados y remite energía a una frecuencia baja en el espectro visible. La propiedad de algunos materiales cristalinos, como el fósforo o el oxido de zinc, para emitir luz cuando son estimulados por una radiación se llama fluorescencia. Los materiales fluorescentes tienen una segunda característica denominada fosforescencia la cual se refiere a la propiedad del material de continuar emitiendo luz aun después que la fuente de excitación se suspenda.

El lapso durante el que ocurre la fosforescencia o el resplandor se llama persistencia del fósforo. Esta generalmente se mide en terminos del tiempo requerido para que la imagen de CRT decaiga cierto porcentaje (por lo general el 10%) de luz original.

La intensidad de la luz emitida por la pantalla del CRT llamada luminancia, depende de varios factores. Primero, la intensidad controlada por el numero de electrones bombardeados que golpean la pantalla por segundo. Si esta corriente de haz se incrementa o se concentra la misma cantidad de ella en una área más pequeña, reduciendo el tamaño del punto, la luminancia se incrementa. Segundo, la luminancia depende de la energía con la cual los electrones golpean la pantalla y esto a su vez está determinando por el potencial de aceleración. El incremento de este potencial incrementa la luminancia. Tercero, la luminancia es función del tiempo en el que el electrón golpea un área determinada del fósforo; por lo tanto la velocidad de barrido afecta la luminancia finalmente. La luminancia es función de las características físicas del fósforo.

En la siguiente tabla se resume las características de algunos de los materiales de fósforo más utilizados.

Se hace notar que se deben considerar diversos factores en la selección del fósforo para una aplicación dada.

Es posible dañar severamente la pantalla del CRT mediante la incorrecta operación de los controles del panel frontal. Cuando un haz de electrones activa el fósforo con una excesiva intensidad de corriente puede ocurrir un daño permanente en el fósforo por quemadura, con la que se reduce la luz emitida. Dos factores contribuyen a este incidente: densidad del haz y la duración de excitación. La densidad del haz se controla por medio de los controles INTENSITY, FOCUS y ASTIGMATISM en el panel frontal del osciloscopio. El lapso en el que el haz excita cierta área del fósforo se ajusta mediante el barrido o control TIME/DIV. La quemadura y la posible destrucción del fósforo se puede evitar si se mantiene baja la intensidad del haz y breve el periodo de exposición.

El bombardero de electrones que golpean el fósforo produce una emisión secundaria de electrones, lo que mantiene a la pantalla en un estado de equilibrio eléctrico. Estos electrones de emisión secundaria y de baja velocidad se conectan con una película conductiva conocida como acuadag, colocada en la superficie interna del tubo de vidrio, la cual está conectada directamente al segundo ánodo. En algunos tubos en particular los CRT con enfoque magnético(como en los tubos de TV), se prescinde del ánodo de aceleración por completo y la película conductora se utiliza como ánodo final de aceleración.

DATOS DEL FOSFORO

FIGURA 7-1 DATOS DEL FOSFORO.TIPO DE FOSFOROS

FLUORESCENCIA FOSFORESENCIA LUMINANCIA RELATIVA

DECAIMIENTO A 0.1%(ms).

COMENTARIOS

P1 Amarillo-Verde Amarillo-Verde 50% 95 Propósito general reemplazo por P31 en la mayoría de los casos

P2 Azul-Verde Amarillo-Verde 55% 120 Bueno para aplicaciones de alta y baja velocidad

P4 Blanco Blanco 50% 20 Pantallas de televisión

P7 Azul Amarillo-Verde 35% 1500 Decaimiento largo; observación de fenómentos de baja velocidad.

P11 Púrpura-Azul Púrpura Azul 15% 20 Aplicaciones fotográficas

P31 Amarillo-Verde Amarillo-Verde 100% 32 Propósito general; es el

fósforo más brillante que se dispone.

TUBO DE RAYOS CATODICOS PARA TELEVISON

TELEVISIÓN (TV)

Transmisión instantánea de imágenes, tales como fotos o escenas, fijas o en movimiento, por medios electrónicos a través de líneas de transmisión eléctricas o radiación electromagnética (ondas de radio).

Tubo de rayos catódicos para televisión:

La estructura real del Tubo de rayos catódicos para televisión corresponde a la de un tubo de rayos catódicos, que recibe este nombre por generar un haz de electrones que proceden del cátodo, el electrodo negativo.

La figura 10-1 muestra el funcionamiento de un Tubo de rayos catódicos para televisión típico.

En el

Tubo de rayos catódicos para televisión representado en la figura 3, el barrido del haz de electrones se consigue mediante dos parejas de placas deflectoras. Si una de las placas tiene carga positiva y la otra negativa, el haz se aparta de la negativa y se acerca a la positiva. La primera pareja de placas del tubo representada en el esquema desplaza el haz hacia arriba y hacia abajo y la segunda pareja lo hace lateralmente. En el receptor se generan los voltajes oscilantes de barrido y se sincronizan perfectamente con los del emisor mediante los impulsos de sincronismo de éste. Así, al sintonizar una emisora en el receptor, el ritmo y secuencia de barrido del Tubo de rayos catódicos para televisión quedan ajustados automáticamente a los del tubo tomavistas en el emisor. En los Tubo de rayos

catódicos para televisións actuales, la deflexión se consigue mediante los campos magnéticos de dos pares de bobinas que forman un anillo deflector por fuera del tubo. Las corrientes de deflexión provienen de un generador en el receptor, sincronizado con el emisor. Alojado en la parte más angosta de un tubo en forma de embudo se halla el cañón de electrones, compuesto por un filamento catódico, una rejilla de control y dos ánodos.

Los electrones emitidos por el cátodo se enfocan para formar un haz compacto haciéndolos pasar por un pequeño orificio de la rejilla de control, que se mantiene a una tensión negativa respecto del cátodo. Este potencial ligeramente negativo de la rejilla hace que algunos electrones regresen al cátodo, dejando pasar sólo los que tienen una velocidad suficientemente elevada. Los dos ánodos se hallan a un potencial positivo creciente con respecto al cátodo, aplicando una aceleración a los electrones. El efecto del campo eléctrico entre los dos ánodos consiste en enfocar los electrones que atraviesan el tubo de forma que incidan sobre un único punto de la pantalla en la parte ancha del tubo. Por lo general hay la posibilidad de modificar la intensidad relativa del campo para poder centrar exactamente el punto en la pantalla. Una bobina de enfoque magnético suele ser la encargada de realizar la misma función que el campo entre ambos ánodos.

Pantalla:

La pantalla está formada por un recubrimiento de la parte interior del tubo con alguno de los muchos tipos de productos químicos conocidos como sustancias fosforescentes, que presentan la propiedad de la luminiscencia al estar sometidos a un bombardeo de un haz de electrones. Cuando el tubo está encendido, el haz de electrones es perceptible en la pantalla en forma de un pequeño punto luminoso.

La señal de cámara del emisor se amplifica en el receptor y se aplica a la rejilla de control del Tubo de rayos catódicos para televisión. Cuando la rejilla se hace negativa por efecto de la señal, la rejilla repele los electrones; y cuando la señal negativa se hace lo suficientemente intensa, no pasa ningún electrón y la pantalla queda a oscuras. Si la rejilla se torna ligeramente negativa, algunos electrones la atraviesan y la pantalla muestra un punto de leve luminosidad que corresponde al gris de la imagen original.

A medida que el potencial de la rejilla se va acercando al del cátodo, la pantalla muestra un punto brillante que corresponde al blanco en la imagen original. La acción concertada del voltaje de exploración y el de la señal de cámara hace que el haz de electrones describa un trazo luminoso en la pantalla que es la reproducción exacta de la

escena original. La sustancia fosforescente de la pantalla continúa brillando durante un breve lapso después de haber sido activa por el haz de electrones, de forma que los diferentes puntos se entremezclan formando una imagen continua.

El tamaño del extremo del tubo del Tubo de rayos catódicos para televisión determina el tamaño de la imagen en la pantalla. Los Tubo de rayos catódicos para televisións se fabrican con pantallas que tienen una medida en diagonal (desde la esquina inferior izquierda hasta la superior derecha) entre 3,8 y 89 cm. Ya se han construido

pantallas de cristal líquido, o LCD, para los televisores. La fabricación de tubos de grandes dimensiones resulta costosa y difícil y además corren mayor riesgo de rotura. Para obtener una imagen muy grande con tubos relativamente pequeños se suele proyectar la imagen sobre pantallas translúcidas u opacas. Estos Tubo de rayos catódicos para televisións de proyección trabajan con tensiones muy altas para producir imágenes notablemente más luminosas que las que generan los tubos normales.

El tubo de rayos catódicos (TRC), consiste en un cañón electrónico y una pantalla de fósforo dentro de una envolvente de vidrio vaciada de aire. El cuello estrecho contiene el cañón electrónico que produce un haz de electrones. Los electrones del haz son acelerados hasta la pantalla por la tensión anodica positiva. El ánodo es un recubrimiento conducto de la superficie interior dela campana de vidrio. Para formar la pantalla, la superficie interior de la cara frontal esta recubierta con un materia luminiscente que produce luz cuando es excitado por los electrones del haz.

TIPOS DE TUBOS DE IMAGEN

Si tomamos por ejemplo el tipo numero 25UP22, la diagonal de su pantalla rectangular mide 25” con tolerancia de ½”. Si las dimensiones excede mas de 0.5”, se emplea el numero inmediatamente mayor. Las letras de la designación del tipo se asignan alfabéticamente de acuerdo con el registro de la EIA.

El numero P al final de la designación especifica la pantalla de fósforo. Este es P4 para todos los tubos de imagen de blanco y negro. Para color se toma el P22 en todos los tubos con fósforo rojo, verde y azul.

Algunos llevan la letra V al final del tamaño, tal como 18VBKP22. La V corresponde a las dimensiones de visión. Si una V, el tamaño de pantalla es la diagonal de vidrio exterior. Con la V la diagonal indica el area mínima de visión de la propia pantalla.

TENSION DE CALEFACTOR

Esta tensión no esta especificada por el numero de tipo, pero la tensión nominal del calefactor suele ser 6.3 V. Algunos tubos de imagen para funcionamiento con batería utilizan de 2 a 4 V. La corriente de calefactor es generalmente 450 o 600 mA para tubos monocromáticos con un cañón electrónico. Aunque hay tres cañones electrónicos, los calefactores están conectados internamente en paralelo a fin de que se presenten un solo para de patillas para la tensión de calefactor.

TENSION DEL ANODO

El ánodo es un revestimiento de grafito conductor, llamado generalmente aquadag, en la pared interior de vidrio. Este revestimiento en la cara ancha de la pantalla se extiende desde la placa frontal hasta aproximadamente la sección media del cuello estrecho. En consecuencia el campo eléctrico del potencial acelerador es simétrico con respecto al haz de electrones. Los valores de la tensión anodica son 18 kV para tuvo monocromático de 19” y 25kV para un tubo de color. La corriente anodica, que constituye la carga para la fuente de alimentación de alta tensión, es típicamente 0.6 mA para un tubo de imagen monocromático y 1.8 mA para un tuvo de color con tres cañones.Hay provista una conexión anodica separada en la parte superior o en la lateral de la campana de vidrio. En ella hay adaptada una bola metálica o un clip de muelle con un hilo desde el rectificador de alta tensión para establecer contacto con el revestimiento de ánodo en el interior de la pared.

REVESTIMIENTO DE LA PARED

Los tubos de imagen tienen también un revestimiento de grafito en la superficie exterior de la campana de vidrio. Este revestimiento debe estar conectado a la mas del chasis. Ordinariamente un resorte de hilo conectado a la masa hace contacto por presión con el revestimiento exterior.

CAPACIDAD DE FILTRO DE ALTA TENSION

El revestimiento conectado a la mas del tubo de imagen provee una capacidad de filtro para la alta tensión de ánodo. El revestimiento exterior constituye uno de los conductores y el revestimiento de ánodo es el otro conductor, sirviendo la ampolla de vidrio como aislante de ambos. Esta capacidad de filtro es de aproximadamente 2.0000 pF. La capacidad puede mantener su carga durante un largo tiempo después de extinguida la tensión de ánodo. Por consiguiente, antes de manipular en un tubo de imagen hay que

tener la certeza de que se ha descargado la alta tensión para lo cual se cortocircuita el botón de ánodo a la masa del revestimiento exterior.

CAPACIDAD DE ENTRADA

Esta es la Capacidad entrante (Cent) para la señal de vídeo aplicada al cañón electrónico, ya sea en la rejilla de control o en el catado. Ordinariamente se aplica la señal vídeo al catado, con aproximadamente 5pF para Cent.

CAPA FRONTAL

Aproximadamente de un espesor de media pulgada provee la solidez o resistencia mecánica requerida para la cara frontal grande necesaria para que soporte la presión el aire sobre la ampolla de vidrio e cuyo interior se ha hecho el vacío. Hay también una ventana de vidrio para seguridad. El panel es ordinariamente de vidrio de color oscuro para mejorar el contraste de imagen.

ANGULO DE DEFLEXION

Es el ángulo máximo que el haz se puede desviar sin incidir en las paredes laterales de la ampolla. Los valores típicos del ángulo de deflexion son 70, 90, 110 y 114 grados. El ángulo de deflexión es el ángulo total. Por ejemplo el ángulo de 110 significa que el haz electrónico puede ser desviado 55 grados del centro. El ángulo para el tubo de imagen especifica el ángulo de deflexion el yugo de deflexion.

La ventaja del mayor ángulo de deflexion es que el tubo de imagen es mas corto. Entonces se le puede instalar en una caja mas pequeña. Sin embargo, el ángulo de deflexion mas grande requiere mas potencia de los circuitos de deflexion, motivo por el cual estos tubos tienen un cuello estrecho que permite situar el yugo de deflexion mas cerca del haz electrónico. La razón es que tubos mas grandes con el mismo ángulo de deflexion son mas largos.

DEFLEXION, ENFOQUE Y CENTRADO

En un tubo de rayos catódicos se puede emplear deflexion electrostática o electromagnética. Para deflexion electrostática hay fijas dos pares de placas metálicas a la estructura del cañón dentro del tubo. La tensión diente de sierra provee un campo eléctrico para desviar el haz. Este método se emplea generalmente en los tubos de imagen con tensión anodica de 15 kV o mas requieren demasiada tensión diente de sierra de deflexion. Además ángulo relativamente pequeño para deflexion electrostática requiera un tuvo de imagen demasiado largo.

En tubos de imagen se utiliza deflexion magnética con pares de bobinas de deflexion en el alojamiento del yugo sobre el cuello del tubo de imagen. El campo magnético asociado de a corriente diente de sierra en la bobinas de deflexion hace que el haz electrónico se mueva horizontal y verticalmente para explorar la trama. Si el yugo esta demasiado alejado retrasado, el haz chocara contra las caras de la envolvente con ángulos grandes de deflexion. Habrá una esquina oscura en la pantalla. el giro del yugo a la izquierda o a la derecha inclina la trama. Se deben ajustar para obtener una trama con bordes paralelos a la pantalla, o de lo contrario la imagen aparecerá inclinada. En tubos de color con tres cañones se utiliza un yugo para desviar los tres haces.

AJUSTE DEL ENFOQUE

El haz electrónico debe ser enfocado para obtener un pequeño punto luminoso en la pantalla. Ordinariamente el enfoque es mas preciso en el area central. En los tubos de imagen antiguos se empleaba el enfoque magnético, con un imán de enfoque en el cuello detrás del yugo de deflexion. Actualmente en la practica todos los tubos utilizan enfoque electrostático. En este método la tensión aplicada al electrodo de enfoque del cañón electrónico controla el foco del haz. En los tubos de imagen monocromática la tensión aplicada a la rejilla de enfoque es de 0 a 300V. Por lo general no hay control de enfoque ya que la tensión no es critica, sin embargo puede haber una regleta o panel de terminales con conexiones para diferentes tensiones de enfoque.

En los tubos de imagen en color las rejilla de enfoque de los tres cañones están conectadas interiormente, para una sola tensión de enfoque. Esta es generalmente la quinta parte de la tensión de ánodo, esta tensión de enfoque es usualmente variable. El control de enfoque se ajusta para obtener líneas precisas de exploración en la trama y detalles finos en la imagen.

AJUSTE DE CENTRADO

El centrado eléctrico se puede efectuar suministrando corriente continua a través de la bobinas de deflexion horizontal y vertical. Entonces do reostatos incorporados en el chasis sirven como controles de centrado horizontal y vertical. Pero este método no se

emplea a causa de que da lugar a mayor consumo de corriente de la fuente de alimentación de baja tensión.

Los tubos de imagen monocromáticos tienen usualmente un par de imanes permanentes anulares para centrado, como se muestra en la figura 10-2:

Cuando los apéndices están juntos, los polos magnéticos están en oposición; entonces no hay campo para desplazar el haz. Separando los apéndices se aumenta la intensidad del campo. Así pues, girando el conjunto de ambos anillos se puede mover el haz horizontalmente, verticalmente o en dirección oblicua, en la magnitud necesaria para el

centrado. En la mayoría de los receptores en color no tienen ajustes de centrado. Realmente la misma función, ya que los tres haces de tubos de imagen de tres cañones están centrados correctamente cuando el ajuste de pureza o de emplazamiento del haz es correcto.

IMAN CURVADOR DEL HAZ

En la figura 10-3:

Este pequeño imán permanente esta fijo en el cuello de los tubos de imagen monocromáticos antiguos, cerca de la base. Se utiliza el imán con tubos que tienen un cañón curvo, el cual orienta lateralmente al haz. Entonces se coloca el imán de modo que desvíe el haz hacia la pantalla. Se ajusta exactamente para máximo brillo, porque de lo

contrario no habrá trama. La finalidad de esta disposición es evitar que los iones del haz electrónico incidan en el centro de la pantalla, donde pueden producir una superficie quemada de color marro llamada mancha de iones. Por esta razón al incurvador del haz se le denomina imán trampa de iones. Sin embargo, todos los tubos de imagen tienen ahora una pantalla alunizada, la cual impide que los iones lleguen a la pantalla. En consecuencia ya no se emplea el imán trampa de iones.

FOSFORO DE PANTALLA

Los mas comunes son el fósforo verde P1 para los tubos del osciloscopio, el fósforo blanco P4 para los tubos de color. Todos están enumerados en la tabla 10-1, conjuntamente con los otros fósforos para tubos de rayos catódicos. Los de numero de P no reseñados tienen usos similares, pero algunos tipos están obsoletos.

Los fósforos químicos son generalmente compuesto de metales tales como cinc y cadmio en forma de sulfuro, sulfato y fosfato. Para el fósforo verde P1 se emplea una forma de silicato de cinc llamada willemita, generalmente. El fósforo blanco P4 combina usualmente compuestos de sulfuro de cinc, sulfuro de cadmio o silicato de cinc, este tiene una pigmentación de amarillo y azul, ya que ningún fósforo puede producir blanco. Para pantallas de color el fósforo P22 incluye sulfuro de cinc para azul, silicato de cinc para verde y elementos especiales de tierras raras tales como europio i itrio para rojo.

El material de fósforo es procesado para producir partículas muy finas que luego son aplicadas a la parte interior de la placa frontal de vidrio. Este revestimiento muy delgado que forma la pantalla es una capa uniforme en los tubos monocromáticos. Para los tubos de color el fósforo es depositados en puntos o líneas verticales para cada color. En los tubos de color el fósforo es depositado en untos o líneas verticales para cada color. Se pueden ver los puntos individuales o líneas de color con un pequeño microscopio portátil con poder de ampliación de 50 para examinar la pantalla mientras aparece en ella la imagen. Los espacios que rodean los untos o líneas de color son ordinariamente negros a fin de mejorar el contraste., los electrones excitan al fósforo para emitir luz. Dentro de los átomos del fósforo los electrones son obligados a moverse hasta alcanzar un nivel mas alto de energía. Cuando estos electrones desciende a un nivel inferior, radian energía. La radiación de luz desde la pantalla cuando esta es excitada por el haz de electrones es la luminiscencia. Cuando desaparece la luz después de la excitación, la pantalla es fluorescente. La fosforescencia es la emisión prolongada de luz después de la excitación.

PERSISTENCIA DE LA PANTALLA

Es el tiempo que tarda la luz emitida por la pantalla para disminuir hasta 1% de su valor máximo. Es conveniente la persistencia media para aumenta el brillo medio y reducir

el parpadeo. Sin embargo, la persistencia debe ser menor que /30 seg. para tubos de imagen a fin de que no persista una trama confundiéndose con la siguiente y produzca imagen borrosa de los objetos en movimiento. El tiempo de decaimiento en los tubos de imagen es aproximadamente 0.005 seg. o se 5ms, que equivale a una persistencia corta media. El fósforo verde P1 para tubos del osciloscopio tiene una persistencia mas larga, de 0.05seg.

PANTALLA ALUMINIZADA

Hoy en día todo los tubos de imagen tienen un revestimiento delgado de aluminio en la superficie posterior del fósforo de la pantalla. Con tensión anodica de 10kV o mas, los electrones del haz tiene la suficiente velocidad para atravesar el aluminio y excitar el fósforo. Esto presenta varias ventajas. La luz desde la pantalla a través de la placa frontal. Además de iones negativos del haz no pueden penetrar en el revestimiento de aluminio a causa de que los iones pesados no tienen suficiente velocidad. Por consiguiente, no es necesario el imán trampa de iones con una pantalla alunizada.

Finalmente el revestimiento de aluminio esta conectado al revestimiento de la pared del ánodo dentro del tubo, en consecuencia la tension anodica es aplicada al fósforo de la pantalla.

EL HAZ ELECTRONICO

En la figura 10-4:

El cañón electrónico incluye un calefactor, un catado, una rejilla de control G1, una rejilla pantalla o acelerador G2 y la rejilla de enfoque G3. Cada estructura e rejilla consiste en un cilindro en el centro. La figura 10-5:

Muestra un cilindro de rejilla de control y una cubierta en forma de disco con una abertura de 0.04”. Los electrodos están generalmente fabricados con níquel o con una aleación de níquel, y montados sobre soportes aislantes cerámicos dentro del cuello de vidrio del tubo de rayos catódicos.

La rejilla de control G1 tiene polarización negativo con respecto al catado a fin de controlar la carga espacial de los electrones emitidos por el catado caliente. Las rejillas sucesivas tienen potenciales positivos, estando el ánodo a la tensión mas alta a fin de acelerar os electrones del haz hasta la pantalla. La rejilla aceleradora G4 esta conectada interiormente al ánodo. Esto se realiza mediante clips de muelle que contactan con el revestimiento interior de la pared. La mayoría de los electrones pasan a través de la aberturas y no son capturados por los electrodos positivos a causa de que su estructura circular provee un campo acelerador simétrico alrededor del haz.

La corriente del haz electrónico encuentra un circuito completo a causa de la emisión secundaria e la rejilla pantalla. Estos electrones secundarios son capturados por el forro de aluminio que esta conectado al ánodo. Los electrones salen del catado, van a la rejilla pantalla, luego al ánodo y retorna al catado a través de la fuente de alta tensión. Un valor típico de la corriente del haz de un cañón es 0.6 mA con tensión anodica de 20 kV.

ENFOQUE ELECTROSTATICO

Los electrones emitidos por el catado tienden a separarse a causa de que se repelen mutuamente, pero pueden ser obligados a converger en un punto por un campo eléctrico o magnético. Esta acción es similar a la de enfoque de un haz luminoso por una lente óptica. Por consiguiente, el termino “enfoque” significa producción de haz estrecho y el sistema de enfoque es una lente electrónica. Se emplean dos lentes electrónicas. La primera es el campo electrostático (campo eléctrico que no varia en el tiempo) entre el catado y la rejilla de control producido por su diferencia de potencial. Esta tensión enfoca al haz en un punto llamado punto de cruce, inmediatamente detrás de la rejilla de control.

La segunda lente puede ser un campo electrostático o campo magnético, para enfocar el haz antes de la deflexion. En virtud de las dos lentes electrónicas el haz es enfocado en u pequeño punto luminoso bien definido en la pantalla.

PUNTO DE CRUCE

La figura 10-6:

Muestra los detalles de la primera lente electrónica formada por el campo electrostático entre el catado y la rejilla de control. En a están representadas las linees de fuerza que tienden a repeler los electrones hacia el catado a causa de que la rejilla de control es negativa. Las líneas de fuerza son rectas donde el catado y la rejilla son paralelas. Tales líneas rectas indican un cambio uniforme de potencial en el espacio comprendido entre la rejilla y el catado. Sin embargo, donde la distancia entre la rejilla y el catado no es constante, las líneas de fuerza son curvas. Obsérvese que las líneas de fuerza curvadas tienen una dirección tal que repelen a los electrones hacia el eje central.

Los electrones divergen tanto mayor es fuerza que los atrae hacia el centro.Ahora recuérdese que la tensión positiva de G2 y la tensión anodica proveen una fuerza aceleradora hacia adelante. El resultado neto es que los caminos divergentes están curvados de modo que los electrones atraviesan las aberturas de la rejilla (ver figura 10-6b).

Luego el haz divergente es enfocado en el punto P detrás de la rejilla de control. El punto P es el punto de cruce producido por la primera lente electrónica. P sirve como fuente puntual de electrones que son dirigidos a la pantalla por la segunda lente electrónica para producir un punto bien definido de esta manera puede ser obtenido un enfoque fino a causa de que el punto de cruce es de un diámetro mucho menor que la superficie del catado que suministra electrones para el haz.

ENFOQUE DE BAJA TENSION

La rejilla de enfoque, que ordinariamente es G3, tiene de 0 a 300 V. Esto esta indicado en la figura 10-4. El haz electrónico es enfocado a causa de la deceleración cuando la tensión de G3 es menor que la de G2. En la mayoría de tubos de imagen monocromáticos se emplea este método.

ENFOQUE DE ALTA TENSION

La tensión para la rejilla de enfoque es generalmente una quinta parte de la tensión de ánodo. Por ejemplo, la de enfoque es de 5kV con 25 kV en el anodo. En este tipo de cañón electrónico la tensión anodica esta conectada interiormente a una rejilla aceleradora antes de la rejilla de enfoque. Entonces el haz electrónico es decelerado al pasar a través del campo electrostático entre las dos rejillas. En los tubos de imagen en color se emplea este método. Generalmente hay un control que varia la tensión de enfoque para obtener líneas de exploración mas precisas y pequeños detalles en la pantalla.

DEFLEXION MAGNETICA

En la figura 10-7:

Se utilizan dos pares de bobinas de deflexion montadas exteriormente alrededor del cuello del tubo inmediatamente antes de la campana. El par de bobinas situadas una por encima y otra por debajo del eje del haz produce la deflexion horizontal; el par de bobinas situadas una a la izquierda y otra a la derecha del haz desvía a este verticalmente. Este desplazamiento perpendicular es resultado de que en cada bobina la corriente tiene un campo magnético que reacciona con el campo magnético del haz electrónico y produce una fuerza que desvía los electrones perpendicularmente al eje del haz y al campo de deflexion.

Para analizar la acción de deflexion recuérdese que la reacción entre dos campos paralelos ejerce siempre una fuerza dirigida hacia el campo mas débil. Las corrientes de

deflexion para ambos juegos de bobinas son aplicadas simultáneamente, desviando el haz hacia la parte inferior derecha de la pantalla.

TUBOS DE IMAGEN A COLOR

La pantalla tiene fósforos rojos, verdes y azules, con tres cañones electrónicos para estos colores primarios. Y la mascara de sombra o reguladora, en b. esta placa metálica tiene orificios muy pequeños, los cuales permiten que los electrones pase a través y exciten los puntos de fósforo. La mascara esta fabricada de una placa de acero de 0.006” de grueso. Los electrones cuya trayectoria no forma el ángulo requerido son bloqueados, por esta razón

se llama generalmente a dicha placa metálica mascara de sombra. Cuando los tres cañones convergen porque los ángulos de sus trayectorias so correctos, cada haz excita a su color respectivo sin incidir en los otros dos puntos de color de la triada. Los puntos individuales de color no se pueden ver una pantalla de 21” tiene mas de 450,000 triadas.

También la pantalla puede tener triadas de franjas verticales rojas, verdes y azules, los fósforos de la pantalla producen los colores. Todos los electrones son iguales, ningún haz electrónico tiene color, pero cada fósforo de color esta asociado a su propio haz Electrónico

. Si se hiciese funcionar sólo al cañón de rojo, bloqueando los otros dos cañones se vería una trama roja sin señal video con una trama roja con señal. La intensidad del color aumenta con la corriente del haz . Análogamente se puede hacer que la pantalla aparezca verde o azul haciendo que funcione un solo cañón .

En funcionamiento normal los tres cañones excitan los tres fósforos de color para producir rojo, verde y azul en la pantalla. Lo que se ve es la imagen en todos sus colores naturales cuando se superponen los componentes de rojo, verde y azul. Puede ser reproducido cualquier color mezclando estos colores primarios.

Por ejemplo el amarillo es una combinación de rojo y verde. El blanco se produce con la combinación correcta de rojo, verde y azul. El negro es el resultado de la ausencia de excitación cuando los tres hacer están bloqueados.

La figura 10-9.

Muestra el esquema de un tubo de imagen en color con tres cañones electrónicos. Hay tres cátodos separados con tres rejillas de control también separadas. La separación es necesaria para que puedan ser acopladas las señales individuales de color al circuito rejilla cátodo a fin de modular la intensidad del haz. En algunos circuitos la señal Y se aplica a los tres cátodos, y cada señal de video de color se aplica a su rejilla de control. Ahora bien la señal video de color se aplica a su cátodo. En éste caso las tres rejillas de control pueden tener una conexión común a la masa del casis.

Cada cañón tiene una rejilla pantalla separada. Esta tensión se ajusta para obtener la característica de corte deseada en cada cañón.

Los tres cañones tienen rejillas de enfoque separadas, pero éstas están conectadas interiormente a una patilla para que la tensión de enfoque sea común. Además las tres rejillas aceleradoras están conectadas interiormente a la tensión del ánodo.

Además el electrodo de convergencia de los tres cañones está conectado interiormente al ánodo. Este conjunto tiene piezas polares que concentran el campo magnético de la corriente producida por el yugo exterior de convergencia. En la figura 10-10 se pueden ver más detalles del conjunto de los tres cañones.

El yugo de deflexión, el yugo de convergencia y el imán de pureza montados en el cuello del tubo de imagen sirven para los tres cañones. Sus funciones son las siguientes.

1.- YUGO DE DEFLEXION:

Sus bobinas vertical y horizontal desvían los tres haces para formar la trama de exploración.

2.- YUGO DE CONVERGENCIA:

Este yugo tiene ajustes individuales para los haces de rojo, verde y azul y hacerles converger através de los orificios de la máscara reguladora. Para cada haz hay un pequeño imán permanente y una bobina . Los tres conjuntos para rojo verde y azul son simétricos con respecto al bastidor de yugo, y ordinariamente el de azul está en la parte superior. Los imanes se ajustan para producir la convergencia estática en la superficie central de la pantalla. Las bobinas tienen corriente de corrección para la convergencia dinámica en los bordes superior, inferior, izquierdo y derecho de la pantalla. 3.-IMAN LATERAL DE AZUL:

Solo mueve el haz de azul de izquierda a derecha para favorecer los ajustes de convergencia . Este imán permanente está ordinariamente en el conjunto del anillo de pureza.

4.-IMAN DE PUREZA:

Ajusta los tres haces para producir rojo, verde y azul sin afectar a los otros colores. El imán de pureza se compone de dos anillos, lo mismo que un imán de centrado, para los tres cañones.

La figura 10-11.

Ilustra como están montados éstos componentes en el cuello del tubo de imagen de color. Obsérvese también la pantalla metálica sobre la sección frontal del tubo. Este apantallamiento minimisa el efecto del campo magnético terrestre sobre los haces electrónicos en el tubo.

DISPOSICIÓN DE LOS CAÑONES ELECTRONICOS

Vease la figura 10-12:

En los tres cañones están separados 120 o en un círculo. Esta forma es lo que se llama conjunto de cañones en delta. En virtud de la separación uniforme cada cañón puede tener el máximo diámetro posible en el cuello del tubo. Sin embargo los ajustes de convergencia pueden corregir la posición en los diferentes planos. Generalmente los cañones están inclinados hacia el centro para favborecer la convergencia. En b los tres cañones están en un ´plano horizontal, también orientados hacia el centro. La convergencia es más fácil con éste tipo en línea. Cada cañón debe de ser más pequeño comparado con los cañones en delta. Con un cañón más pequeño es más difícil obtener una mancha luminosa de alta intensidad cuando hay un enfoque agudo o preciso. En c, hay tres cátodos para producir tres haces electrónicos, pero los tres son enfocados y acelerados como un cañón electrónico común.

TIPO DE PANTALLAS DE COLOR:

Cuando los fósforos rojos, verdes y azules están distribuidos en puntos de color, forman tríadas. Esta pantalla se suele usar con cañones en delta. Sin embargo los fósforos de color también pueden estar distribuidos es tiras verticales rojas, verdes y azules cuando se emplea una máscara ranurada. El verde suele estar en el centro. La pantalla contiras suele emplearse con cañones en línea.

Con puntos de color la máscara de sombra tiene orificios enfrente de las tríadas. Con tiras la máscara tiene ranuras verticales . En ambos casos la máscara de sombra bloquea una apreciable cantidad de corriente del haz. De otra manera serían imposible la convergencia correcta y la pureza de color. Típicamente menos de 20% de la corriente del haz excita a la pantalla de fósforos. Por éste motivo los tubos de imagen en color necesitan valores más altos de tensión anódica, de corriente de haz, de correinte de cátodo y de potencia de calefactor, en comparación con los tubos monocromáticos.

TUBOS DE IMAGEN CON HACES EN LÍNEA

Dos ejemplos son los tipos en línea Sony Trinitron y RCA. Estos utilizan haces en línea con tiras de fósforo verticales. El tubo GE utiliza haces en línea con tríadas de puntos.

Los números de tipo de estos tubos de imagen están indicados con sus características en la tabla 10-3,al final de éste capítulo.

La característica principal de los cañones en línea con tiras de fósforo verticales es que la convergencia y la pureza se han simplificado. Todos los haces están en el mismo plano . Sólo es necesario ajustar los haces extremos de la izquierda y de la derecha con respecto al haz central. Además las tiras verticales hacen menos sensible a los errores de ajuste de pureza causados por el campo magnético terrestre.

TUBO DE IMAGEN TRINITRON SONY

Veáse la figura 10-14:

No hay yugo de convergencia a causa de que se utiliza convergencia electrostática. La pantalla de fósforo de tiras verticales está ilustrada en la figura 10-15. La malla de aberturas es análoga a la máscara de sombra, pero en lugar de orificios tiene ranuras verticales para cada juego de tiras rojas, verdes y azules. La verde está centrada inmediatamente detrás de cada ranura. La malla de aberturas aumenta la transparencia para la corriente del haz, en comparación con la máscara de sombra, lo que permite aumentar el brillo.

El conjunto de cañones electrónicos del Trinitron está ilustrado en la figura 10-16. Hay un cañón electrónico, pero éste tiene tres cátodos para los haces de rojo, verde y azul. La rejilla de control (G1) es una sola copa con tres aberturas para los tres haces. Por consiguiente la señal de video debe de ser acoplada a los cátodos a causa de que éstos son los únicos tres electrodos separados para cada color. La rejilla pantalla (G2) es común y se utiliza una rejill de enfoque para los tres haces.

La convergencia electrostática se obtiene por las cuatro placas de convergencia representadas en la figura 10-15.

El haz de verde pasa a través de las placas centrales mientras que los otros dos pasan a través de las placas centrales mientras los otros dos haces pasan entre las placas exteriores. Ambas placas lateral están conectadas interiormente al ánodo. La diferencia de tensión entre las placas es nula y en consecuencia el haz de verde no es afectado por la tensión de convergencia aplicadas a las otras placas. Los haces de rojo y azul son desplazados horizontalmente para los ajustes de convergencia. La tensión de c.c. es aplicada para convergencia estática. Además puede ser ajustada la tensión c.a. de corrección para la convergencia dinámica. La tensión para las placas exteriores de convergencia es aproximadamente 450 V menor que la tensión anódica.

TUBO DE IMAGEN RCA EN LINEA

La construcción está ilustrada en la figura 10-17:

Se utilizan tiras de fósforo continuas verticales con haces en línea, pero la máscara reguladora está ranurada para proveer una forma esférica. Los pocos componentes montados en el cuello están representados en la figura 10-18. Estos incluyen el yugo de deflexión y el conjunto de imanes para la convergencia estática y la dinámica. Sin embargo, están cementados al tubo porque su posición es crítica. Esta disposición permite efectuar los ajustes permanentes en fabrica, por lo que un receptor con tubo de imagen nuevo requiere de pocos ajustes. Para su sustitución se cambia todo el conjunto de tubo de imagen, yugo e imanes como una sola unidad. El conjunto de imanes en le cuello es par la convergencia estática y no hay ajustes para la convergencia dinámica: En el yugo de deflexión se utilizan arrollamientos toroidales en lugar de yugo en forma de silla de montar. La bobina toroidal tiene forma de imán anular y rpoduce un fuerte campo magnético adentro del anillo.

Las característricas del número de tipo de 15 VA DP22, por ejemplo, están reseñadas en la tabla 10-3. Este tubo tiene un ángulo de deflexión de 90o y tensión anódica

de 25 kV para la pantalla de 15 pulgadas. Hay tres cátodos separados pero la rejilla de control es común. Además la rejilla pantalla (G2) y la rejilla de enfoque (G3) sirven para los tres cañones.

TENSION REJILLA-CATODO EN EL TUBO DE IMAGEN.

Para un tubo ya sea monocromático o de color, y para cañones delta o en línea, la tensión de polarización de c.c. entre la rejilla de control y el cátodo del cañón electrónico determina la corriente media del haz o corriente del anódo. El efecto de dos tensiones de polarización diferente se muestra en la figura 10-19.

Obsérvese el valor de la polarización A de -60V permite obtener una corriente de ánodo de aproximadamente 0.1 mA. Esta corriente de haz es próxima a la de corte, dando por resultado un brillo muy bajo en la pantalla. Cuando el valor de la tensión c.c. se varía hasta el B de polarización de -40V, la menor polarización negativa permite que la corriente de ánodo sea mayor. Esta mayor corriente de haz, es de aproximadamente de 0.4mA y produce un brillo más intenso en la pantalla. En resúmen, la pantalla es más brillante con menor polarización negativa de rejilla.

La figura 10-20.

Muestra los métodos que se utilizan para el suministro de polarización de c.c. a fin de controlar el brillo. El control de brillo ajusta la luminosidad de la trama y de la imagen en la pantalla.

POLARIZACION DE C.C. NEGATIVA EN LA REJILLA DE CONTROL

En la figura 10-20ª.

Está indicada una polarización de -40V para la rejilla de control, con respecto al ánodo conectado a la masa. El control de brillo R1 varía la polarización. Menos valores negativos proporcionan más brillo. Una polarización negativa más alta puede bloquear el haz y extinguir la trama.

POLARIZACION DE C.C. POSITIVA EN EL CATODO

En la figura 10-20b:

La polarización de 40V es positiva en el cátodo con respecto a la rejilla conectada a masa. El control de brillo R1 opera de la misma manera que que en a pero con polarización de cátodo. Menos polarización positiva de cátodo produce más corriente de haz y mayor brillo. Por el contrario cuando la polarización positiva de cátodo aumenta hasta el punto de corte, no hay corriente de haz y la pantalla se oscurece. La trama se puede extinguir por polarización de corte si el cátodo es positivo o la rejilla es negativa.

En la práctica se utiliza generalmente polarización de cátodo para los tubos de imagen en lugar de polarización de rejilla.

Lo que determina la corriente de haz es la diferencia de potencial entre cátodo y rejilla (fig. 10-20c). Aquí ambos son positivos. El cátodo tiene 160V y la rejilla 120V, pero éstas tensiones están medidas respecto a la masa del chasis. La rejilla es menos positiva, o sea negativa con respecto al cátodo. Para las tensiones indicadas la diferencia de potencial es 160-120=40V en el cátodo con respecto a la rejilla.

CONTROL DE BRILLO PARA EL TUBO DE IMAGEN

En los controles de brillo monocromáticos el brillo se suele ajustar variando la polarización del cátodo en el tubo de imagen, como en la figura 10-20b. Para tubos de color con tres cañones este método requeriría de tres controles.Por consiguiente en los receptores de color el control de brillo varía la polarización de c.c. en el amplificador de video Y. Esta etapa está acoplada en c.c. a los tres cañones del tubo de imagen.

COMO VARIAR LA SEÑAL DE C.A. VIDEO LA INTENSIDAD DEL HAZ

La polarización entre rejilla y cátodo es una tensión de c.c. que ajusta toda la luminosidad de toda el área de la pantalla. La tensión de c.a. de señal de video varía, pues,

los valores instantáneos de la intensidad del haz para reproducir los detalles de la información de imagen.

La figura 10-21.

Ilustra éstaidea con señal de video para una linea horizontal. La excitación de rejilla está representada en a, y la excitación de cátodo lo está en b. En cualquier método el efecto es el mismo que el de una señal de c.a. en la rejilla de control de un tubo de vacío que tiene una tensión fija de polarización. La polariación ajusta el punto de trabajo cuando la señal de c.a. varía la corriente del haz con respecto a este nivel medio. Este procedimiento de variar la corriente del haz se llama modulación de intensidad o modulación del eje Z.

La amplitud pico a pico de la señal de c.a. video determina el contraste en la imagen, entre el máximo blanco con máxima corriente del haz y el negro en el corte . El control de contraste está en el amplificador de video y sirve para variar su ganancia, la cual deterimina la cantidad de señal de video aplicada al tubo de imagen. En los receptores de color los controles de excitación de rojo, vere y azul varían las proporciones de la señal de luminancia Y de cada cañón.

EXCITACIÓN DE REJILLA

En la figura 10-1ª.

La señal video para la rejilla de control está representada con polaridad negativa de sincronismo. Esto significa que el nivel de borrado excita a la rejilla más negativamente que la tensión de polarización, para suprimir la corriente del haz durante el negro. Específicamente, aquí la tensión de corte de rejilla es -80 V. El máximo blanco en la señal

video excita a la rejilla menos negativamente que la tensión de polarización para la máxima corriente de haz.

EXCITACIÓN DE CÁTODO

En la figura 10-21b.

La señal video para el cátodo está representada con polaridad positiva de sincronismo. Esto significa que el nivel de borrado excita al cátodo con una tensión más positiva que la polarización de cátodo para suprimir la corriente de haz. Específicamente la tensión de corte de cátodo aquí es +80 V. El máximo blanco en la señal de video excita el cátodo con la tensión menos positiva que la polarización para la máxima corriente de haz. Generalmente se utiliza excitación de cátodo para el tubo de imagen a causa de que sproporciona más contraste que la excitación de rejilla con la misma cantidad de señal video. La figura 10-22 con las curvas características de transferencia ilustra cómo varía la corriente del haz con la señal video para excitación de rejilla y excitación de cátodo.

PRECAUCIONES CON EL TUBO DE IMAGEN

Como la tensión de ánodo es usualmente 15 kV o más, deben adopatarse precauciones de seguridad para alta tensión a fin de evitar conmociones eléctricas.

Desconectar el receptor antes de tocar el tubo de imagen. Debe descargarse la capacidad de ánodo puenteándolo a la masa del chasis. Conectar primero el extremo de masa. A causa de su gran área superficial, la ampolla de un tubo de imagen está sometida a una elevada presión de aire. La presión normal del aire en el exterior es aproximadamente 15 psi (1 kg/cm2 ), mientras en el interior es´ta hecho el vacío. Para un tubo de 20" el área superficial es de unas 1,000 pulgadas cuadradas (6451 cm2 ) y la fuerza total sobre la ampolla es, pues, 15,000 lb (6804 kg). La envolvente es suficientemente resistente para soportar esta fuerza si no tiene grietas, siempre que se maneje el tubo sin rudeza. No se debe asir por el cuello. Si hay una grieta en el vidrio, la fuerza exterior puede producir una implosión (explosión hacia dentro) antes de que el tubo explote hacia fuera. Se recomienda usar gafas de seguridad cuando se manejan tubos de imagen para extraerlos e instalarlos.

RADIACION X.

Los rayos X son una radiación invisible de longitudes de onda mucho más cortas que las de la luz visible. La exposición prolongada a los rayos X puede ser perjudicial para la salud. Los rayos X se producen cuando un ánodo metálico es bombardeado por electrones de alta velocidad, generalmente con tensión anódica superior a 16 kV. Los receptores en color con tensión anódica de 18 a 25 kV pueden producir rayos X blandos. Es más fácil el apantallado contra esta radiación que contra los rayos X duros producidos con tensiones aceleradoras mucho más altas, de hasta 100 kV. Como apantallado contra la

penetración de rayos X se utiliza en general vidrio de plomo. Para rayos X blandos se provee alguna atenuación mediante el empleo de madera, cartón, papel prensado, metales y vidrio.

Las principales fuentes de radiación X en un receptor de televisión son el tubo de imagen, especialmente desde la máscara metálica de sombra, el tubo rectificador de alta tensión y el tubo regulador de alta tensión. Sin embargo, cuando se emplean dispositivos de estado sólido en la fuente de alta tensión y su regulación, estos no producen rayos X. Los tubos de imagen con apantallado de la placa frontal contra rayos X mejorado tienen la letra "V" en la designación de tipo, o las letras prefijo "XR".

Los receptores de televisión se proyectan para limitar el nivel de radación X por debajo del valor establecideo por el Departamente de la Salud, en Estados Unidos. El límite es 0.5 miliroentgen por hora (mR/h) medidos en un punto distanciado 2" (5 cm) de cualquier superficie del receptor. Esta dosis es extremadamente pequeña y probablemente es menor que la radación emitida por la cara de un reloj luminoso.

En los tubos de imagen en color lo que se procura es que no se produzca la radación porque la alta tensión exceda de un valor recomendado. Ello requiere que el receptor no pueda producir imagen visible cuado la alta tensión excede de un límite especificado.

Ordinariamente los dos métodos que se emplean consisten en suprimir la exploración horizontal o bien la sincronización horizontal cuado la tensión anódica alcanza un valor demasiado elevado. Este sistema se llama circuito de inhabilitación horizontal.

PROTECCION CONTRA DESCARGAS DISRUPTIVAS.

A causa de la pequeña separación entre los electrodos y las altas tensiones, puede producirse arco o efectos de contorno en el cañón electrónico, especialmente en la rejilla de control. El arco provoca sobre tensiones que deterioran a los transistores. Para proteger los circuitos del receptor se utilizan descargadores que presentan un camino paralelo a al arco. La idea se basa en disparar el arco entre los electrodos del descargador, en lugar de en los circuitos del receptor. Los valores típicos para la tensión de ruptura son de 2 a 4 kV. Se proveen descargas para las tres rejillas de control, las tres rejillas pantalla y posiblemente la

tensión de enfoque. Ordinariamente se utilizan consensadores descargadores . Uno de los tipos se parece a un condensador cerámico de disco pero tiene una rendija abierto en la parte superior. La tensión nominal de estos condensadores es de 1.5 a 2.5 kV. Este tipo de condensador se denomina condensador de descarga rápida o de chasquido (snap). En el zócalo del tubo de imagen se puede insertar un resistor de 1000( en serie con cada conductor, excepto el del calefactor. En los tubos de imagen modernos están incorporados los descargadores en las conexiones del zócalo y de la base.

TABLA 10-3

TUBOS TIPICOS DE IMAGEN EN BLANCO Y NEGRO.

TABLA 10-2 TUBOS TIPICOS DE IMAGEN EN BLANCO Y NEGRO.Numero de Tipo Angulo de

DeflexiónCalefactor V/mA

Máxima Anodo,KV.

Tensión de G2Típica.

Notas

8YP4 1100 6,3/600 22,0 400 Tipo de imagen de prueba enfoque E

11CP4 1100 6,3/450 15,0 400 Enfoque E16RP4 70O 6,3/600 17,5 300 Enfoque

M;nececita IM17DSP4 1100 6,3/600 20,0 400 Enfoque E19EZP4 114O 6,3/450 19,8 45 Enfoque E21AMP4 90O 6,3/600 20,0 300 Enfoque M21FVP4 114O 6,3/600 20,0 400 Enfoque E23CQP4 114O 6,3/600 23,5 500 Enfoque ENota: IM es el imán de trampa de iones; E es el enfoque electrostático; M es el enfoque magnético

TABLA 10-4

TUBOS DE IMAGEN A COLOR.

TABLA 10-3 TUBOS DE IMAGEN A COLOR.Numero de Tipo

Angulo de Deflexión

CalefactorV/mA

AnodokV

G2,V TENSION DE ENFOQUE

NOTAS

10VADP22 70O 6,3/900 18 450 17-20% Cañones GE in-line;tiras de fósforo

15LP22 90O 6,3/900 20 150-390 -75-400V Cañón delta15VADP22 90O 6,3/900 25 335-670 17-20% Cañón delta18VAHP22 90O 6,3/900 25 285-685 17-20% Cañón delta

19EYP22 90O 6,3/900 25 285-685 17-20% Cañón delta19VBLP22 110O 6,3/900 25 265-665 17-20% Cañón delta19VDC22 90O 6,3/900 25 170-430 17-20% Cañón en delta GE tríadas

de puntos de fósforo21FJP22 70O 6,3/1800 25 310-690 17-20% Cañón delta23EGP22 92O 6,3/1350 25 320-625 17-20% Cañón delta25YP22 90O 6,3/900 25 285-685 17-20% Cañón delta1830P22 90O 6,3/900 25 285-685 17-20% Cañon delta tubo de

ensayo, pantalla 19"470DLB22 114O 6,3/570 25 100-700 1100V Trinitron Sony; pantalla

17" tríadas de fósforo.

TUBOS DE RAYOS CATODICOS PARA RAYOS X

RAYOS X

Por medio de radiacion electromagnética penetrante, con una longitud de onda menor que la luz visible, producida bombardeando un blanco —generalmente de volframio— con electrones de alta velocidad. Los rayos X fueron descubiertos de forma accidental en 1895 por el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen mientras estudiaba los rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. A pesar de que el tubo estaba dentro de una caja de cartón negro, Roentgen vio que una pantalla de platinocianuro de bario, que casualmente estaba cerca, emitía luz fluorescente siempre que funcionaba el tubo. Tras realizar experimentos adicionales, determinó que la fluorescencia se debía a una radiación invisible más penetrante que la radiación ultravioleta (véase Luminiscencia).

Roentgen llamó a los rayos invisibles “rayos X” por su naturaleza desconocida. Posteriormente, los rayos X fueron también denominados rayos Roentgen en su honor.Naturaleza de los rayos X

Los rayos X son radiaciones electromagnéticas cuya longitud de onda va desde unos 10 nm hasta 0,001 nm (1 nm o nanómetro equivale a 10-9 m). Cuanto menor es la longitud de onda de los rayos X, mayores son su energía y poder de penetración. Los rayos de mayor longitud de onda, cercanos a la banda ultravioleta del espectro electromagnético, se conocen como rayos X blandos; los de menor longitud de onda, que están más próximos a la zona de rayos gamma o incluso se solapan con ésta, se denominan rayos X duros. Los rayos X formados por una mezcla de muchas longitudes de onda diferentes se conocen como rayos X ‘blancos’, para diferenciarlos de los rayos X monocromáticos, que tienen una única longitud de onda. Tanto la luz visible como los rayos X se producen a raíz de las transiciones de los electrones atómicos de una órbita a otra. La luz visible corresponde a transiciones de electrones externos y los rayos X a transiciones de electrones internos. En el caso de la radiación de frenado o bremsstrahlung (ver más adelante), los rayos X se producen por el frenado o deflexión de electrones libres que atraviesan un campo eléctrico intenso. Los rayos gamma, cuyos efectos son similares a los de los rayos X, se producen

por transiciones de energía en el interior de núcleos excitados. Véase Átomo; Radiactividad.Los rayos X se producen siempre que se bombardea un objeto material con electrones de alta velocidad. Gran parte de la energía de los electrones se pierde en forma de calor; el resto produce rayos X al provocar cambios en los átomos del blanco como resultado del impacto. Los rayos X emitidos no pueden tener una energía mayor que la energía cinética de los electrones que los producen. La radiación emitida no es monocromática, sino que se compone de una amplia gama de longitudes de onda, con un marcado límite inferior que corresponde a la energía máxima de los electrones empleados para el bombardeo. Este espectro continuo se denomina a veces con el término alemán bremsstrahlung, que significa ‘radiación de frenado’, y es independiente de la naturaleza del blanco. Si se analizan los rayos X emitidos con un espectrómetro de rayos X, se encuentran ciertas líneasdefinidas superpuestas sobre el espectro continuo; estas líneas, conocidas como rayos X característicos, corresponden a longitudes de onda que dependen exclusivamente de la estructura de los átomos del blanco. En otras palabras, un electrón de alta velocidad que choca contra el blanco puede hacer dos cosas: inducir la emisión de rayos X de cualquier energía menor que su energía cinética o provocar la emisión de rayos X de energías determinadas, que dependen de la naturaleza de los átomos del blanco.Producción de rayos X

El primer tubo de rayos X fue el tubo de Crookes, llamado así en honor a su inventor, el químico y físico británico William Crookes; se trata de una ampolla de vidrio bajo vacío parcial con dos electrodos. Cuando una corriente eléctrica pasa por un tubo de Crookes, el gas residual que contiene se ioniza, y los iones positivos golpean el cátodo y expulsan electrones del mismo. Estos electrones, que forman un haz de rayos catódicos, bombardean las paredes de vidrio del tubo y producen rayos X. Estos tubos sólo generan rayos X blandos, de baja energía. Véase Ion; Ionización.

Un primer perfeccionamiento del tubo de rayos X fue la introducción de un cátodo curvo para concentrar el haz de electrones sobre un blanco de metal pesado, llamado anticátodo o ánodo. Este tipo de tubos genera rayos más duros, con menor longitud de onda y mayor energía que los del tubo de Crookes original; sin embargo, su funcionamiento es errático porque la producción de rayos X depende de la presión del gas en el tubo.

La siguiente gran mejora la llevó a cabo en 1913 el físico estadounidense William David Coolidge. El tubo de Coolidge tiene un vacío muy alto y contiene un filamento calentado y un blanco. Esencialmente, es un tubo de vacío termoiónico en el que el cátodo emite electrones al ser calentado por una corriente auxiliar, y no al ser golpeado por iones, como ocurría en los anteriores tipos de tubos. Los electrones emitidos por el cátodo calentado se aceleran mediante la aplicación de una alta tensión entre los dos electrodos del tubo. Al aumentar la tensión disminuye la longitud de onda mínima de la radiación.La mayoría de los tubos de rayos X que se emplean en la actualidad son tubos de Coolidge modificados. Los tubos más grandes y potentes tienen anticátodos refrigerados por agua para impedir que se fundan por el bombardeo de electrones. El tubo antichoque, muy utilizado, es una modificación del tubo de Coolidge, con un mejor aislamiento de la carcasa (mediante aceite) y cables de alimentación conectados a tierra. Los aparatos como el betatrón (véase Aceleradores de partículas) se emplean para producir rayos X muy duros,

de longitud de onda menor que la de los rayos gamma emitidos por elementos naturalmente radiactivos.

PROPIEDADES DE LOS RAYOS X

Los rayos X afectan a una emulsión fotográfica del mismo modo que lo hace la luz (véase Fotografía). La absorción de rayos X por una sustancia depende de su densidad y masa atómica. Cuanto menor sea la masa atómica del material, más transparente será a los rayos X de una longitud de onda determinada. Cuando se irradia el cuerpo humano con

rayos X, los huesos —compuestos de elementos con mayor masa atómica que los tejidos circundantes— absorben la radiación con más eficacia, por lo que producen sombras más oscuras sobre una placa fotográfica. En la actualidad se utiliza radiación de neutrones para algunos tipos de radiografía, y los resultados son casi los inversos. Los objetos que producen sombras oscuras en una imagen de rayos X aparecen casi siempre claros en una radiografía de neutrones.

FLUORESCENCIA

Los rayos X también producen fluorescencia en determinados materiales, como el platinocianuro de bario o el sulfuro de cinc. Si se sustituye la película fotográfica por uno de estos materiales fluorescentes, puede observarse directamente la estructura interna de objetos opacos. Esta técnica se conoce como fluoroscopia. Véase Fluoroscopio.

IONIZACIÓN

Otra característica importante de los rayos X es su poder de ionización, que depende de su longitud de onda. La capacidad de ionización de los rayos X monocromáticos es directamente proporcional a su energía. Esta propiedad proporciona un método para medir la energía de los rayos X. Cuando se hacen pasar rayos X por una cámara de ionización (véase Detectores de partículas) se produce una corriente eléctrica proporcional a la energía del haz incidente. Además de la cámara de ionización, otros aparatos más sensibles como el contador Geiger o el contador de centelleo también miden la energía de los rayos X a partir de la ionización que provocan. Por otra parte, la capacidad ionizante de los rayos X hace que su trayectoria pueda visualizarse en una cámara de niebla o de burbujas.

DIFRACCIÓN DE RAYOS X

Los rayos X pueden difractarse al atravesar un cristal, o ser dispersados por él, ya que el cristal está formado por redes de átomos regulares que actúan como redes de

difracción muy finas. Los diagramas de interferencia resultantes pueden fotografiarse y analizarse para determinar la longitud de onda de los rayos X incidentes o la distancia entre los átomos del cristal, según cuál de ambos datos se desconozca (véase Interferencia). Los rayos X también pueden difractarse mediante redes de difracción rayadas si su espaciado es aproximadamente igual a la longitud de onda de los rayos X.Interacción con la materia

En la interacción entre la materia y los rayos X existen tres mecanismos por los que éstos son absorbidos; los tres demuestran la naturaleza cuántica de los rayos X. Véase Teoría cuántica.

EFECTO FOTOELÉCTRICO

Cuando un cuanto de radiación o fotón correspondiente a la zona de rayos X del espectro electromagnético choca contra un átomo, puede golpear un electrón de una capa interna y expulsarlo del átomo. Si el fotón tiene más energía que la necesaria para expulsar el electrón, le transferirá esta energía adicional en forma de energía cinética. Este fenómeno, denominado efecto fotoeléctrico, tiene lugar principalmente en la absorción de rayos X de baja energía.Investigación

El estudio de los rayos X ha desempeñado un papel primordial en la física teórica, sobre todo en el desarrollo de la mecánica cuántica. Como herramienta de investigación, los rayos X han permitido confirmar experimentalmente las teorías cristalográficas.

Utilizando métodos de difracción de rayos X es posible identificar las sustancias cristalinas y determinar su estructura. Casi todos los conocimientos actuales en este campo se han obtenido o verificado mediante análisis con rayos X. Los métodos de difracción de rayos X también pueden aplicarse a sustancias pulverizadas que, sin ser cristalinas, presentan alguna regularidad en su estructura molecular. Mediante estos métodos es posible identificar sustancias químicas y determinar el tamaño de partículas ultramicroscópicas. Los elementos químicos y sus isótopos pueden identificarse mediante espectroscopia de rayos X, que determina las longitudes de onda de sus espectros de líneas característicos. Varios elementos fueron descubiertos mediante el análisis de espectros de rayos X.

Algunas aplicaciones recientes de los rayos X en la investigación van adquiriendo cada vez más importancia. La microrradiografía, por ejemplo, produce imágenes de alta resolución que pueden ampliarse considerablemente. Dos radiografías pueden combinarse en un proyector para producir una imagen tridimensional llamada estereorradiograma. La radiografía en color también se emplea para mejorar el detalle; en este proceso, las diferencias en la absorción de rayos X por una muestra se representan como colores distintos. La microsonda de electrones, que utiliza un haz de electrones muy preciso para generar rayos X sobre una muestra en una superficie de sólo una micra cuadrada, proporciona también una información muy detallada.

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA

Además de las aplicaciones de los rayos X para la investigación en física, química, mineralogía, metalurgia y biología, los rayos X también se emplean en la industria como herramienta de investigación y para realizar numerosos procesos de prueba. Son muy útiles para examinar objetos, por ejemplo piezas metálicas, sin destruirlos. Las imágenes de rayos X en placas fotográficas muestran la existencia de fallos, pero la desventaja de este

sistema es que el equipo de rayos X de alta potencia que se necesita es voluminoso y caro. Por ello, en algunos casos se emplean radioisótopos que emiten rayos gamma de alta penetración en vez de equipos de rayos X. Estas fuentes de isótopos pueden albergarse en contenedores relativamente ligeros, compactos y blindados. Para la radiografía industrial se suelen utilizar el cobalto 60 y el cesio 137. En algunas aplicaciones médicas e industriales se ha empleado tulio 70 en proyectores isotópicos pequeños y cómodos de usar.

Muchos productos industriales se inspeccionan de forma rutinaria mediante rayos X, para que las unidades defectuosas puedan eliminarse en el lugar de producción. Existen además otras aplicaciones de los rayos X, entre las que figuran la identificación de gemas falsas o la detección de mercancías de contrabando en las aduanas; también se utilizan en los aeropuertos para detectar objetos peligrosos en los equipajes. Los rayos X ultrablandos se emplean para determinar la autenticidad de obras de arte y para restaurar cuadros.

MEDICINA

Las fotografías de rayos X o radiografías y la fluoroscopia se emplean mucho en medicina como herramientas de diagnóstico. En la radioterapia se emplean rayos X para tratar determinadas enfermedades, en particular el cáncer, exponiendo los tumores a la radiación. Véase Efectos biológicos de la radiación; Radiología.

La utilidad de las radiografías para el diagnóstico se debe a la capacidad de penetración de los rayos X. A los pocos años de su descubrimiento ya se empleaban para localizar cuerpos extraños, por ejemplo balas, en el interior del cuerpo humano. Con la mejora de las técnicas de rayos X, las radiografías revelaron minúsculas diferencias en los tejidos, y muchas enfermedades pudieron diagnosticarse con este método. Los rayos X eran el método más importante para diagnosticar la tuberculosis cuando esta enfermedad estaba muy extendida. Las imágenes de los pulmones eran fáciles de interpretar porque los espacios con aire son más transparentes a los rayos X que los tejidos pulmonares. Otras cavidades del cuerpo pueden llenarse artificialmente con materiales de contraste, de forma que un órgano determinado se vea con mayor claridad. El sulfato de bario, muy opaco a los rayos X, se utiliza para la radiografía del aparato digestivo. Para examinar los riñones o la vesícula biliar se administran determinados compuestos opacos por vía oral o intravenosa.

Estos compuestos pueden tener efectos secundarios graves, por lo que sólo deben ser empleados después de una consulta cuidadosa. De hecho, el uso rutinario de los rayos X se ha desaconsejado en los últimos años, ya que su utilidad es cuestionable.

Un aparato de rayos X de invención reciente, y que se emplea sin compuestos de contraste, proporciona visiones claras de cualquier parte de la anatomía, incluidos los tejidos blandos. Se conoce como escáner (scanner) o aparato de tomografía axial computerizada; gira 180° en torno al cuerpo del paciente emitiendo un haz de rayos X del grosor de un lápiz en 160 puntos diferentes. Unos cristales situados en los puntos opuestos

reciben y registran la absorción de los distintos espesores de tejido y huesos. Estos datos se envían a un ordenador o computadora que convierte la información en una imagen sobre una pantalla. Con la misma dosis de radiación que un aparato de rayos X convencional, puede verse todo un corte de espesor determinado del cuerpo con una claridad aproximadamente 100 veces mayor. El escáner fue inventado en 1972 por el ingeniero electrónico británico Godfrey Hounsfield, y en 1979 ya se había generalizado su uso.En relación con las aplicaciones de radioisótopos que emiten rayos gamma, véase Isótopo trazador.

TUBO DE RAYOS CATÓDICOS DE RAYOS XLa fuente de rayos X es un tubo en el que se ha practicado un alto vacio y que

contiene en su interior un catodo y un anodo. Las partes principales de un tubo de tipo industrial de tamaño grande son las que se indican en la figura. En un extremo del tubo esta el catodo que emite los electrones formado por un filamento de tugsteno montado en una estructura metalica en forma de copa que enfoca la corriente de electrones sobre la superficie del anodo. El enfoque es altamente preciso con el fin de hacer que los electrones choquen contra el anodo en una superficie bien delimitada.

La parte del anodo con la que chocan los electrones es el anticátodo o foco, un disco bastante delgado de tugsteno puro. El anticátodo es soportado por una barra de cobre o molibdeno. La diferencia de potencial entre el anodo y el catodo para la mayoria de los trabajos industriales esta comprendida entre 100000 y 300000 voltios, o sea, entre 100 y 300 kilovoltios. Esos voltajes tan elevados aceleran los electrones comunicándoles una velocidad enorme y en el anticátodo se libera energia con una rapides que puede ser de 50 a 600 vatios por centímetro cuadrado. El anticátodo se pone a una temperatura elevada y hay que disipar rapidamente el calor generado en el. El tugsteno no se funde a una temperatura inferior a 3300 C., no se evapora en grado considerable, incluso a temperaturas y vacios elevados, conduce bien el calor, y sus características permiten una producción elevada de rayos X.

Los electrones que chocan contra el anticátodo penetran en los atomos de tugsteno para expulsar a los electrones de sus orbitas normales. Al volver los atomos a su estado anterior, se producen y se radian desde el anticátodo rayos X. Estos salen en linea recta y los que pasan a través de una parte de la envoltura de vidrio son utilizados fuera del tubo.

Las envolturas son de vidrio pirex, que es mecánicamente resistente, incluso cuando se calienta, y que tiene una rugides dielectrica elevada unida a una transparencia mayor a los rayos X de otros vidrios. En algunos tubos, la ventana para el paso de los rayos X, se desgasta para que sea mas delgada que el resto de la envoltura; en otros, ella puede ser de plastico fenolico moldeado que permite fácilmente el paso de los rayos X.

No mas de 0.02 % de la energia consumida en el tubo se convierte en rayos X. El resto produce calor. En algunos tubos, el calor procedente del anticátodo pasa a través de la espiga de cobre del ánodo hasta el aceite aislante puesto en un cabezal a prueba de sacudidas y después, a través de las paredes de este, es radiado al aire ambiente; en otros se hace circular agua fria por medio de una bomba por un serpentín que hay dentro de dicho

cabezal. En algunos tubos grandes se pulveriza aceite aislante sobre la parte de detrás del anticátodo. El aceite circula entre el tubo y un refrigerante exterior de el al que se le arrebata el calor por medio de agua de circulación. El la practica de la radiografia, el termino a prueba de sacudidas significa que el aislamiento es ampliamente suficiente para proteger a los operadores, y a otras personas, contra las conmociones por las sacudidas debidas a las altas tensiones.

CONCLUSIONES

1. Veamos, tenemos que según todo lo anterior, los tubos de rayos catódicos tienen papeles muy importantes en nuestra civilización. Entre sus aplicaciones y usos: Desde poder recrear imágenes reales en ellos para usos de comunicación y entretenimiento, en los televisores;

2. Poder medir y ver la forma de una onda electromagnética, en los osciloscopios; Y poder ver en el interior del cuerpo humano y de otros objetos, los rayos X.

3. Nótese que el uso sel tubo de rayos catódicos se remonta a finales del siglo XIX, para usos experimentales de laboratorio. Y fue en uno de esos experimentos donde se descubrió la radiación de rayos X emitida por un tubo de rayos catódicos en funcionamiento.

4. Cabe recordar que cualquier tubo de rayos catódicos emite radiación X. Pues la radiación X se genera cuando un haz de electrones a altas velocidades choca contra una placa metálica.

5. Y prescisamente esto es lo que ocurre cuando un chorro de electrones sale disparado del cátodo hacia el ánodo del tubo de rayos catódicos (de allí obtuvo su nombre).

6. En síntesis podemos desarrollar el criterio que la utilización del tubo de rayos catódicos es el equivalente a utilizar un tipo especial de telescopio que nos ha permitido poder ver más alla de lo que las leyes ópticas nos permiten ver a través de nuestros ojos (como claros ejemplos: Podemos ver a una persona que se encuentra al otro lado del mundo, en tiempo real , a través de la pantalla de TV; así mismo podemos apreciar las variaciones que sufre una onda electomagnética que se mueve en el espacio, gracias al osciloscopio.

Y finalmente tenemos que inclusive podemos contemplar como son las estructuras de nuestros propios esqueletos a través del uso de los rayos X).