Система фокусировки ЭЛТ сжимает электронный пучок и уменьшает поперечное сечение луча, попадающего на люминесцентный экран. В противном случае электроны отталкивались бы друг от друга, и при приближении к экрану пучок бы расширялся. Фокусировка осуществляется с помощью либо электрического, либо магнитного поля. При электростатической фокусировке электронный луч проходит через положительно заряженный металлический цилиндр, на центральной оси которого электроны находятся в состоянии равновесия. Такое устройство образует электростатическую
Рис. 2.4. Электростатическое отклонение электронного луча в ЭЛТ линзу, которая изображена на рис. 2.3, и электронный луч фокусируется в центре экрана точно так же, как с помощью оптической линзы луч света фокусируется на определенном фокальном расстоянии. Аналогичного эффекта фокусировки можно достичь с помощью магнитного поля и катушки, намотанной вокруг внешней оболочки ЭЛТ. Фокусировка с помощью магнитной линзы, как правило, дает на экране пятно самого маленького размера.
В системах высокой точности для удержания луча в фокусе во всех точках экрана используют дополнительное фокусирующее оборудование. Расстояние, которое должен пройти электронный луч до различных точек на экране, не одинаковое, поскольку радиус кривизны большинства ЭЛТ больше, чем расстояние от фокусирующей системы до центра экрана. При перемещении луча к краям экрана изображение на экране становится более размытым. Чтобы компенсировать это, фокусировка в системе может подстраиваться в зависимости от положения луча на экране.
Как и фокусировкой, отклонением пучка также можно управлять с помощью либо электрического, либо магнитного поля. Сейчас электронно-лучевые трубки принято оснащать магнитными отклоняющими катушками, расположенными вокруг внешней оболочки ЭЛТ, как показано на рис. 2.2. Для этой цели используют две пары катушек. Одна пара расположена сверху и снизу трубки, другая - с двух противоположных сторон от трубки. Магнитные поля обеих пар катушек приводят к возникновению поперечной отклоняющей силы, перпендикулярной как к направлению магнитного поля, так и к направлению электронного луча. Одна пара катушек обеспечивает горизонтальное отклонение, а другая - вертикальное. Нужное отклонение достигается путем подбора силы тока в катушках. При использовании электростатического отклонения внутри оболочки ЭЛТ устанавливают две пары параллельных пластин. Одна пара пластин устанавливается горизонтально для управления вертикальным отклонением, а другая пара - вертикально для управления горизонтальным отклонением (рис. 2.4).
Рис. 2.5. Распределение интенсивности освещенного пятна люминофора на экране ЭЛТ
Рис. 2.6. Два освещенных люминесцентных пятна различимы, если расстояние между ними больше, чем диаметр, на котором интенсивность пятна спадает до 60 % от своего максимального значения Светящиеся точки на экране возникают благодаря тому, что энергия пучка электронов ЭЛТ передается люминесцентному покрытию. Когда электроны из электронного луча ударяются о люминесцентное покрытие, они останавливаются, а их кинетическая энергия поглощается люминофором. Часть энергии электронного луча за счет трения превращается в тепловую энергию, а оставшаяся энергия приводит к тому, что атомы люминофора переходят на более высокий квантовый уровень энергии. Через короткое время “возбужденные” электроны люминофора начинают возвращаться в свое устойчивое основное состояние, освобождаясь от излишка энергии в виде небольших квантов световой энергии, которые называются фотонами. То, что мы видим на экране, - это суммарное световое излучение всех электронов: яркая точка, которая быстро угасает после того, как все возбужденные электроны люминофора возвращаются в свое основное энергетическое состояние. Частота (или цвет) света, излучаемого люминофором, пропорциональна разности энергий основного и возбужденного квантовых состояний.