Tubo de rayos catódicos

Los rayos catódicos fueron descubiertos por Julius Plücker y Johann Wilhelm Hittorf . ^{[ 12 ]} Hittorf observó que algunos rayos desconocidos eran emitidos desde el cátodo (electrodo negativo) que podían proyectar sombras en la pared brillante del tubo, lo que indicaba que los rayos viajaban en línea recta. En 1890, Arthur Schuster demostró que los rayos catódicos podían ser desviados por campos eléctricos , y William Crookes mostró que podían ser desviados por campos magnéticos. En 1897, JJ Thomson logró medir la relación masa-carga de los rayos catódicos, demostrando que consistían en partículas cargadas negativamente más pequeñas que los átomos, las primeras " partículas subatómicas ", que ya habían sido denominadas electrones por el físico irlandés George Johnstone Stoney en 1891.

La primera versión del tubo de rayos catódicos (TRC) se conocía como tubo Braun , inventado por el físico alemán Ferdinand Braun en 1897. ^{[ 13 ]} Era un diodo de cátodo frío , una modificación del tubo Crookes con una pantalla recubierta de fósforo . Braun fue el primero en concebir el uso de un TRC como dispositivo de visualización. ^{[ 14 ]} El tubo Braun se convirtió en la base de la televisión del siglo XX. ^{[ 15 ]}

En 1908, Alan Archibald Campbell-Swinton , miembro de la Royal Society (Reino Unido), publicó una carta en la revista científica Nature , en la que describía cómo se podía lograr la "visión eléctrica a distancia" utilizando un tubo de rayos catódicos (o tubo Braun) como dispositivo transmisor y receptor. ^{[ 16 ]} Amplió su visión en un discurso pronunciado en Londres en 1911 y reseñado en The Times ^{[ 17 ]} y en el Journal of the Röntgen Society . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

El primer tubo de rayos catódicos que utilizó un cátodo caliente fue desarrollado por John Bertrand Johnson (quien dio nombre al término ruido de Johnson ) y Harry Weiner Weinhart de Western Electric , y se convirtió en un producto comercial en 1922. ^{[ 20 ]} La introducción de cátodos calientes permitió voltajes de ánodo de aceleración más bajos y corrientes de haz de electrones más altas, ya que el ánodo ahora solo aceleraba los electrones emitidos por el cátodo caliente, y ya no necesitaba un voltaje muy alto para inducir la emisión de electrones desde el cátodo frío. ^{[ 21 ]}

La tecnología del tubo de rayos catódicos deriva de un artículo de Karl Ferdinand Braun de 1897 que describe el desarrollo de su osciloscopio de rayos catódicos . El artículo de Braun se publicó pocos meses antes del trabajo de J.J. Thomson , que condujo al descubrimiento de que los rayos catódicos son corrientes de corpúsculos ahora llamados electrones . ^{[ 22 ] : 66}

En 1926, Kenjiro Takayanagi demostró un receptor de televisión CRT con una cámara de video mecánica que recibía imágenes con una resolución de 40 líneas. ^{[ 23 ]} Para 1927, mejoró la resolución a 100 líneas, que no fue superada hasta 1931. ^{[ 24 ]} Para 1928, fue el primero en transmitir rostros humanos en semitonos en una pantalla CRT. ^{[ 25 ]}

En 1927, Philo Farnsworth creó un prototipo de televisión. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

El CRT fue nombrado en 1929 por el inventor Vladimir K. Zworykin . ^{[ 25 ] : 84} Posteriormente fue contratado por RCA , a la que se le concedió una marca registrada para el término " Kinescope ", el término que RCA utilizaba para referirse a un CRT, en 1932; cedió voluntariamente el término al dominio público en 1950. ^{[ 31 ]}

En la década de 1930, Allen B. DuMont fabricó los primeros tubos de rayos catódicos (CRT) con una vida útil de 1000 horas , lo que fue uno de los factores que condujeron a la adopción generalizada de la televisión. ^{[ 32 ]} 

Los primeros televisores electrónicos fabricados comercialmente con tubos de rayos catódicos fueron fabricados por Telefunken en Alemania en 1934. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

En 1947, se creó el dispositivo de entretenimiento de tubo de rayos catódicos , el primer juego electrónico interactivo conocido , así como el primero en incorporar una pantalla de tubo de rayos catódicos. ^{[ 35 ]}

Desde 1949 hasta principios de la década de 1960, hubo un cambio de los CRT circulares a los CRT rectangulares, aunque los primeros CRT rectangulares fueron fabricados en 1938 por Telefunken. ^{[ 36 ] [ 21 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]} Si bien los CRT circulares eran la norma, los televisores europeos a menudo bloqueaban partes de la pantalla para que pareciera algo rectangular, mientras que los televisores estadounidenses a menudo dejaban todo el frente del CRT expuesto o solo bloqueaban las partes superior e inferior del CRT. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

En 1954, RCA produjo algunos de los primeros CRT a color, los CRT 15GP22 utilizados en el CT-100 , ^{[ 43 ]} el primer televisor a color producido en masa . ^{[ 44 ]} Los primeros CRT rectangulares a color también se fabricaron en 1954. ^{[ 45 ] [ 46 ]} Sin embargo, los primeros CRT rectangulares a color que se ofrecieron al público se fabricaron en 1963. Uno de los desafíos que hubo que resolver para producir el CRT rectangular a color fue la convergencia en las esquinas del CRT. ^{[ 39 ] [ 38 ]} En 1965, los fósforos de tierras raras más brillantes comenzaron a reemplazar a los fósforos rojos y verdes más tenues y que contenían cadmio. Finalmente, los fósforos azules también fueron reemplazados. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

El tamaño de los CRT aumentó con el tiempo, de 20 pulgadas en 1938, ^{[ 53 ] [ a ]} ​​a 21 pulgadas en 1955, ^{[ 55 ] [ 56 ]} 25 pulgadas en 1974, 30 pulgadas en 1980, 35 pulgadas en 1985, ^{[ 57 ]} y 43  pulgadas en 1989. ^{[ 58 ]} El más grande del mundo fue el Sony KX-45ED1 de 45 pulgadas, pero solo existe un modelo funcional conocido. ^{[ 59 ] [ 60 ]}

En 1960 se inventó el tubo Aiken . Era un tubo de rayos catódicos (TRC) en formato de pantalla plana con un solo cañón de electrones. ^{[ 61 ] [ 62 ]} La deflexión era electrostática y magnética, pero debido a problemas de patentes, nunca se produjo en serie. También se concibió como pantalla de visualización frontal (HUD) para aeronaves. ^{[ 63 ]} Para cuando se resolvieron los problemas de patentes, RCA ya había invertido fuertemente en TRC convencionales. ^{[ 64 ]}

En 1968 se lanzó la marca Sony Trinitron con el modelo KV-1310, que se basaba en la tecnología de rejilla de apertura. Se reconoció que mejoró el brillo de salida. ^{[ 65 ]} La pantalla Trinitron era idéntica a la anterior, con su forma cilíndrica vertical, debido a su singular construcción de triple cátodo y cañón único.

En 1987, Zenith desarrolló pantallas planas CRT para monitores de computadora, reduciendo los reflejos y ayudando a aumentar el contraste y el brillo de la imagen. ^{[ 66 ] [ 67 ]} Estas pantallas CRT eran costosas, lo que limitó su uso a los monitores de computadora. ^{[ 68 ]} Se hicieron intentos para producir pantallas planas CRT utilizando vidrio flotado económico y ampliamente disponible . ^{[ 69 ]}

En 1990, se lanzó al mercado el primer CRT con resolución HD, el Sony KW-3600HD. ^{[ 70 ] [ 71 ]} El Sony KWP-5500HD, un televisor de proyección CRT HD, se lanzó en 1992. ^{[ 72 ]}

A mediados de la década de 1990, se fabricaban unos 160 millones de tubos de rayos catódicos al año. ^{[ 73 ]}

A mediados de la década de 2000, Canon y Sony presentaron, respectivamente, las pantallas de emisión de electrones por conducción superficial ( SED) y las pantallas de emisión de campo (FED). Ambas eran pantallas planas que contaban con uno (SED) o varios (FED) emisores de electrones por subpíxel en lugar de cañones de electrones. Los emisores de electrones se colocaban sobre una lámina de vidrio y los electrones se aceleraban hacia una lámina de vidrio cercana con fósforos mediante un voltaje anódico. Los electrones no estaban enfocados, lo que convertía a cada subpíxel esencialmente en un tubo de rayos catódicos (CRT) de haz difuso. Nunca se produjeron en masa, ya que la tecnología LCD era significativamente más barata, lo que eliminó el mercado para este tipo de pantallas. ^{[ 74 ]}

El último fabricante a gran escala de (en este caso, reciclados) ^{[ 75 ]} CRT, Videocon , cesó en 2015. ^{[ 76 ] [ 77 ]} Los televisores CRT dejaron de fabricarse aproximadamente al mismo tiempo. ^{[ 78 ]}

En 2012, Samsung SDI y otras importantes empresas fueron multadas por la Comisión Europea por fijación de precios de tubos de rayos catódicos para televisores. ^{[ 79 ]} Lo mismo ocurrió en 2015 en Estados Unidos y en Canadá en 2018. ^{[ 80 ] [ 81 ]}

Las ventas mundiales de monitores de ordenador CRT alcanzaron su punto máximo en 2000, con 90 millones de unidades, mientras que las de televisores CRT alcanzaron su punto máximo en 2005, con 130 millones de unidades. ^{[ 82 ]}

Desde finales de la década de 1990 hasta principios de la década de 2000, los CRT comenzaron a ser reemplazados por LCD, comenzando primero con los monitores de computadora de menos de 15 pulgadas, ^{[ 83 ]} principalmente debido a su menor tamaño. ^{[ 84 ]} Entre los primeros fabricantes en detener la producción de CRT se encontraba Hitachi en 2001, ^{[ 85 ] [ 86 ]} seguido por Sony en Japón en 2004. ^{[ 87 ]} Las pantallas planas bajaron de precio y comenzaron a desplazar significativamente a los tubos de rayos catódicos en la década de 2000. Las ventas de monitores LCD comenzaron a superar a las de CRT en 2003-2004 ^{[ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]} y las ventas de televisores LCD comenzaron a superar a las de CRT en algunos mercados en 2005. ^{[ 91 ]} Samsung SDI detuvo la producción de CRT en 2012. ^{[ 92 ]}

A pesar de haber sido un pilar de la tecnología de visualización durante décadas, los monitores y televisores de computadora basados ​​en CRT ahora están obsoletos . La demanda de pantallas CRT cayó a finales de la década de 2000. ^{[ 93 ]} A pesar de los esfuerzos de Samsung y LG para hacer que los CRT fueran competitivos con sus contrapartes LCD y de plasma, ofreciendo modelos más delgados y baratos para competir con LCD de tamaño similar y más caros, ^{[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ]} los CRT finalmente se volvieron obsoletos y fueron relegados a mercados en desarrollo y entusiastas de lo vintage una vez que los LCD bajaron de precio, siendo su menor volumen, peso y capacidad de ser montados en la pared ventajas.

Algunas industrias aún utilizan pantallas CRT porque reemplazarlas implica demasiado esfuerzo, tiempo de inactividad o costo, o simplemente no hay sustitutos disponibles; un ejemplo notable es la industria aeronáutica. Aviones como el Boeing 747-400 y el Airbus A320 utilizaban instrumentos CRT en sus cabinas de cristal en lugar de instrumentos mecánicos. ^{[ 99 ]} Aerolíneas como Lufthansa aún utilizan tecnología CRT, que también emplea disquetes para las actualizaciones de navegación. También se utilizan en algunos equipos militares por razones similares. A partir de 2022, al menos una empresa fabrica nuevos tubos de rayos catódicos para estos mercados. ^{[ 100 ]}

Un uso popular de los monitores CRT es para videojuegos retro . Algunos juegos son imposibles de jugar sin una pantalla CRT. Las pistolas de luz solo funcionan en monitores CRT porque dependen de sus propiedades de sincronización progresiva. Otra razón por la que se usan los monitores CRT es la fusión natural de la imagen en estas pantallas. Algunos juegos diseñados para monitores CRT aprovechan esta característica y utilizan la fusión de detalles y colores para transformar los píxeles en imágenes más suaves, logrando así mayor atractivo estético y variedad. ^{[ 101 ]} Además, en comparación con las pantallas LCD, los monitores CRT tienen una latencia de entrada reducida entre el momento en que se toca el mando y la acción se refleja en la pantalla, lo que permite un control más preciso para los usuarios. ^{[ 102 ]}

El cuerpo de un tubo de rayos catódicos (CRT) generalmente consta de tres partes: una pantalla/placa frontal/panel, un cono/embudo y un cuello. ^{[ 103 ] [ 104 ] [ 105 ] [ 106 ] [ 107 ]} La pantalla, el embudo y el cuello unidos se conocen como bulbo o envoltura. ^{[ 38 ]}

El cuello está hecho de un tubo de vidrio ^{[ 108 ]} mientras que el embudo y la pantalla se fabrican vertiendo y luego presionando vidrio en un molde. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]} El vidrio, conocido como vidrio CRT ^{[ 114 ] [ 115 ]} o vidrio de TV, ^{[ 116 ]} necesita propiedades especiales para proteger contra los rayos X a la vez que proporciona una transmisión de luz adecuada en la pantalla o es muy aislante eléctrico en el embudo y el cuello. La formulación que le da al vidrio sus propiedades también se conoce como fundido. El vidrio es de muy alta calidad, siendo casi libre de contaminantes y defectos. La mayor parte de los costos asociados con la producción de vidrio provienen de la energía utilizada para fundir las materias primas en vidrio. Los hornos de vidrio para la producción de vidrio CRT tienen varias tomas para permitir que los moldes se cambien sin detener el horno, para permitir la producción de CRT de varios tamaños. Solo el vidrio utilizado en la pantalla necesita tener propiedades ópticas precisas.

Las propiedades ópticas del vidrio utilizado en la pantalla afectan la reproducción y pureza del color en los CRT a color. La transmitancia, o qué tan transparente es el vidrio, se puede ajustar para que sea más transparente a ciertos colores (longitudes de onda) de luz. La transmitancia se mide en el centro de la pantalla con una  luz de longitud de onda de 546 nm y una pantalla de 10,16 mm de espesor. La transmitancia disminuye con el aumento del espesor. Las transmitancias estándar para pantallas CRT a color son 86%, 73%, 57%, 46%, 42% y 30%. Se utilizan transmitancias más bajas para mejorar el contraste de la imagen, pero ejercen más presión sobre el cañón de electrones, lo que requiere más potencia en el cañón de electrones para que un haz de electrones más potente ilumine los fósforos con mayor brillo y compense la transmitancia reducida. ^{[ 68 ] [ 117 ]} La transmitancia debe ser uniforme en toda la pantalla para garantizar la pureza del color. El radio (curvatura) de las pantallas ha aumentado (se ha vuelto menos curvo) con el tiempo, de 30 a 68 pulgadas, evolucionando finalmente hacia pantallas completamente planas, reduciendo así los reflejos. El grosor de las pantallas curvas ^{[ 118 ]} y planas aumenta gradualmente desde el centro hacia afuera, y con ello, la transmitancia se reduce gradualmente. Esto significa que los tubos de rayos catódicos de pantalla plana pueden no ser completamente planos en su interior. ^{[ 118 ] [ 119 ]}

El vidrio utilizado en los CRT llega de la fábrica de vidrio a la fábrica de CRT como pantallas y embudos separados con cuellos fusionados a la llama, para los CRT a color, o como bulbos compuestos por una pantalla, embudo y cuello fusionados a la llama. Existían varias formulaciones de vidrio para diferentes tipos de CRT, que se clasificaban mediante códigos específicos de cada fabricante de vidrio. Las composiciones de las fundiciones también eran específicas de cada fabricante. ^{[ 120 ]} Aquellos optimizados para una alta pureza de color y contraste estaban dopados con neodimio, mientras que los de los CRT monocromáticos estaban tintados a diferentes niveles, dependiendo de la formulación utilizada, y tenían transmitancias del 42 % o del 30 %. ^{[ 121 ]} La pureza garantiza que se activen los colores correctos (por ejemplo, que el rojo se muestre de manera uniforme en toda la pantalla), mientras que la convergencia garantiza que las imágenes no se distorsionen. La convergencia puede modificarse mediante un patrón de trama cruzada. ^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}

El vidrio CRT solía ser fabricado por empresas especializadas ^{[ 125 ]} como AGC Inc. , ^{[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]} OI Glass , ^{[ 129 ]} Samsung Corning Precision Materials, ^{[ 130 ]} Corning Inc. , ^{[ 131 ] [ 132 ]} y Nippon Electric Glass ; ^{[ 133 ]} otras como Videocon, Sony para el mercado estadounidense y Thomson fabricaban su propio vidrio. ^{[ 134 ] [ 135 ] [ 136 ] [ 137 ] [ 138 ]}

El embudo y el cuello están hechos de vidrio de sosa potásica con plomo o vidrio de silicato de plomo ^{[ 5 ]} formulación para proteger contra los rayos X generados por electrones de alto voltaje cuando se desaceleran después de chocar con un objetivo, como la pantalla de fósforo o la máscara de sombra de un CRT a color. La velocidad de los electrones depende del voltaje del ánodo del CRT; cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la velocidad. ^{[ 139 ]} La cantidad de rayos X emitidos por un CRT también se puede reducir disminuyendo el brillo de la imagen. ^{[ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] [ 106 ]} El vidrio con plomo se usa porque es económico, ^{[ 143 ]} a la vez que protege fuertemente contra los rayos X, aunque algunos embudos también pueden contener bario. ^{[ 144 ] [ 145 ] [ 146 ] [ 121 ]} La pantalla suele estar hecha de una formulación especial de vidrio de silicato sin plomo ^{[ 5 ]} con bario y estroncio para proteger contra los rayos X, ya que no se oscurece a diferencia del vidrio que contiene plomo. ^{[ 143 ] [ 147 ]} Otra formulación de vidrio utiliza entre un 2 y un 3 % de plomo en la pantalla. ^{[ 106 ]} Alternativamente, también se puede utilizar circonio en la pantalla en combinación con bario, en lugar de plomo. ^{[ 148 ]}

Los CRT monocromáticos pueden tener una formulación de vidrio de bario-plomo tintado tanto en la pantalla como en el embudo, con un vidrio de potasa-sódica-plomo en el cuello; las formulaciones de potasa-sódica y bario-plomo tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. El vidrio utilizado en el cuello debe ser un excelente aislante eléctrico para contener los voltajes utilizados en la óptica electrónica del cañón de electrones, como las lentes de enfoque. El plomo en el vidrio hace que se oscurezca (se vuelva marrón) con el uso debido a los rayos X; generalmente, el cátodo del CRT se desgasta debido al envenenamiento del cátodo antes de que el oscurecimiento se haga evidente. La formulación del vidrio determina el voltaje de ánodo más alto posible y, por lo tanto, el tamaño máximo posible de la pantalla del CRT. Para el color, los voltajes máximos suelen ser de 24 a 32  kV, mientras que para el monocromo suele ser de 21 o 24,5  kV, ^{[ 149 ]} lo que limita el tamaño de los CRT monocromáticos a 21  pulgadas, o ~1  kV por pulgada. El voltaje necesario depende del tamaño y el tipo de CRT. ^{[ 150 ]} Dado que las formulaciones son diferentes, deben ser compatibles entre sí, teniendo coeficientes de expansión térmica similares. ^{[ 121 ]} La pantalla también puede tener un recubrimiento antirreflejo o antideslumbrante , ^{[ 151 ] [ 117 ] [ 152 ]} o estar pulida para evitar reflejos. ^{[ 153 ]} Los CRT también pueden tener un recubrimiento antiestático. ^{[ 117 ] [ 154 ] [ 68 ]}

El vidrio emplomado en los embudos de los CRT puede contener entre un 21 y un 25 % de óxido de plomo (PbO), ^{[ 155 ] [ 156 ] [ 120 ]} El cuello puede contener entre un 30 y un 40 % de óxido de plomo, ^{[ 157 ] [ 158 ]} y la pantalla puede contener un 12 % de óxido de bario y un 12 % de óxido de estroncio . ^{[ 5 ]} Un CRT típico contiene varios kilogramos de plomo como óxido de plomo en el vidrio ^{[ 107 ]} dependiendo de su tamaño; los CRT de 12 pulgadas contienen 0,5  kg de plomo en total, mientras que  los CRT de 32 pulgadas contienen hasta 3  kg. ^{[ 5 ]} El óxido de estroncio comenzó a usarse en los CRT, su principal aplicación, en la década de 1970. ^{[ 159 ] [ 160 ]} Antes de esto, los CRT usaban plomo en la placa frontal. ^{[ 161 ]}

Algunos de los primeros CRT utilizaban un embudo metálico aislado con polietileno en lugar de vidrio con material conductor. ^{[ 55 ]} Otros tenían cerámica o Pyrex soplado en lugar de embudos de vidrio prensado. ^{[ 162 ] [ 163 ] [ 40 ] [ 164 ] [ 165 ]} Los primeros CRT no tenían una conexión dedicada para la tapa del ánodo; el embudo era la conexión del ánodo, por lo que estaba activo durante el funcionamiento. ^{[ 166 ]}

El embudo está recubierto por dentro y por fuera con un revestimiento conductor, ^{[ 167 ] [ 168 ]} lo que lo convierte en un condensador, ayudando a estabilizar y filtrar la tensión del ánodo del CRT y reduciendo significativamente el tiempo necesario para encenderlo. La estabilidad proporcionada por el revestimiento resolvió problemas inherentes a los primeros diseños de fuentes de alimentación, ya que utilizaban tubos de vacío. Dado que el embudo se utiliza como condensador, el vidrio empleado en él debe ser un excelente aislante eléctrico ( dieléctrico ). El revestimiento interior tiene una tensión positiva (la tensión del ánodo, que puede alcanzar varios kV), mientras que el revestimiento exterior está conectado a tierra. Los CRT alimentados por fuentes de alimentación más modernas no necesitan estar conectados a tierra , debido al diseño más robusto de estas. El valor del condensador formado por el embudo es de 5 a 10 nF , aunque a la tensión con la que normalmente se alimenta el ánodo. El condensador formado por el embudo también puede sufrir absorción dieléctrica , de forma similar a otros tipos de condensadores. ^{[ 169 ] [ 149 ] [ 170 ] [ 171 ] [ 167 ] [ 121 ]} Debido a esto, los CRT deben descargarse ^{[ 172 ]} antes de manipularlos para evitar lesiones. 

La profundidad de un CRT está relacionada con el tamaño de su pantalla. ^{[ 173 ]} Los ángulos de deflexión habituales eran de 90° para los CRT de monitores de ordenador y los CRT pequeños, y de 110°, que era el estándar en los CRT de TV más grandes, mientras que en los CRT delgados fabricados entre 2001 y 2005 se utilizaban 120° o 125° en un intento de competir con los televisores LCD. ^{[ 174 ] [ 117 ] [ 97 ] [ 105 ] [ 175 ]} Con el tiempo, los ángulos de deflexión aumentaron a medida que se volvieron prácticos, de 50° en 1938 a 110° en 1959, ^{[ 21 ]} y 125° en la década de 2000. Se investigaron los CRT con una deflexión de 140°, pero nunca se comercializaron, ya que los problemas de convergencia (alineación de los cañones de electrones rojo, verde y azul) nunca se resolvieron. ^{[ 176 ]}

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  Un tubo de rayos catódicos monocromo con una deflexión de 110°.
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  Un tubo de rayos catódicos monocromo con una deflexión de 90°.

El tamaño de un CRT se puede medir por el área total de la pantalla (o diagonal frontal ) o, alternativamente, solo por su área visible (o diagonal) que está recubierta de fósforo y rodeada de bordes negros. ^{[ 168 ] [ 177 ]}

Aunque el área visible puede ser rectangular, los bordes del CRT pueden tener una curvatura (por ejemplo, los CRT de franja negra, fabricados por primera vez por Toshiba en 1972) ^{[ 138 ]} o los bordes pueden ser negros y completamente planos (por ejemplo, los CRT Flatron), ^{[ 118 ] [ 138 ] [ 178 ]} o el área visible puede seguir la curvatura de los bordes del CRT (con o sin bordes negros o curvos). ^{[ 179 ] [ 180 ] [ 181 ]}

Los pequeños tubos de rayos catódicos (CRT) de menos de 3  pulgadas se fabricaban para televisores portátiles como el MTV-1 y visores de videocámaras. En estos, puede que no haya bordes negros, pero son realmente planos. ^{[ 182 ] [ 170 ] [ 183 ] [ 184 ] [ 185 ]}

La mayor parte del peso de un CRT proviene de la gruesa pantalla de vidrio, que comprende el 65 % del peso total del CRT y limita su tamaño práctico (véase §  Tamaño ). El embudo y el cuello de vidrio comprenden el 30 % y el 5 % restantes, respectivamente. El vidrio del embudo puede variar de grosor para unir el cuello delgado con la pantalla gruesa. ^{[ 186 ] [ 187 ] [ 5 ] [ 4 ]} Se puede utilizar vidrio templado química o térmicamente para reducir el peso del vidrio del CRT. ^{[ 188 ] [ 189 ] [ 190 ] [ 191 ]}

El revestimiento conductor exterior está conectado a tierra, mientras que el revestimiento conductor interior está conectado mediante el botón/tapa del ánodo a través de una serie de capacitores y diodos (un generador Cockcroft-Walton ) al transformador flyback de alto voltaje ; el revestimiento interior es el ánodo del CRT, ^{[ 192 ]} que, junto con un electrodo en el cañón de electrones, también se conoce como el ánodo final. ^{[ 193 ] [ 194 ]} El revestimiento interior está conectado al electrodo mediante resortes. El electrodo forma parte de una lente bipotencial. ^{[ 194 ] [ 195 ]} Los capacitores y diodos sirven como un multiplicador de voltaje para la corriente suministrada por el flyback.

El ánodo se utiliza para acelerar los electrones hacia la pantalla y también recoge los electrones secundarios que emiten las partículas de fósforo en el vacío del CRT. ^{[ 196 ] [ 197 ] [ 198 ] [ 199 ] [ 21 ]}

Para el recubrimiento del embudo interno, los CRT monocromáticos usan aluminio, mientras que los CRT a color usan aquadag ; ^{[ 121 ]} Algunos CRT pueden usar óxido de hierro en el interior. ^{[ 5 ]} En el exterior, la mayoría de los CRT usan aquadag. ^{[ 200 ]} Aquadag es una pintura conductora de electricidad a base de grafito. En los CRT a color, el aquadag se rocía en el interior del embudo ^{[ 201 ] [ 121 ]} mientras que históricamente el aquadag se pintaba en el interior de los CRT monocromáticos. ^{[ 21 ]}

La conexión de la tapa del ánodo en los CRT modernos debe soportar hasta 55–60 kV dependiendo del tamaño y el brillo del CRT. Voltajes más altos permiten CRT más grandes, mayor brillo de imagen o un equilibrio entre ambos. ^{[ 202 ] [ 150 ]} Consiste en un clip metálico que se expande en el interior de un botón de ánodo incrustado en el vidrio del embudo del CRT. ^{[ 203 ] [ 204 ]} La conexión está aislada por una ventosa de silicona, posiblemente también con grasa de silicona para evitar la descarga de corona . ^{[ 205 ] [ 206 ]}

El botón del ánodo debe tener una forma especial para establecer un sello hermético entre el botón y el embudo. Los rayos X pueden filtrarse a través del botón del ánodo, aunque esto puede no ser el caso en los CRT más nuevos a partir de finales de la década de 1970 hasta principios de la de 1980, gracias a un nuevo diseño de botón y clip. ^{[ 150 ] [ 207 ]} El botón puede consistir en un conjunto de 3 copas anidadas, con la copa más externa hecha de una aleación de níquel-cromo-hierro que contiene 40-49% de níquel y 3-6% de cromo para que el botón sea fácil de fusionar al vidrio del embudo, con una primera copa interna hecha de hierro grueso y económico para proteger contra los rayos X, y con la segunda copa interna también hecha de hierro o cualquier otro metal conductor de electricidad para conectarse al clip. Las copas deben ser suficientemente resistentes al calor y tener coeficientes de expansión térmica similares a los del vidrio del embudo para soportar la fusión con el vidrio del embudo. El lado interior del botón está conectado al revestimiento conductor interno del CRT. ^{[ 197 ]} El botón del ánodo puede fijarse al embudo mientras se le da forma mediante presión en un molde. ^{[ 208 ] [ 209 ] [ 150 ]} Alternativamente, el blindaje contra rayos X puede estar integrado en el clip. ^{[ 210 ]}

El transformador flyback también se conoce como IHVT (Transformador Integrado de Alta Tensión) si incluye un multiplicador de tensión. El flyback utiliza un núcleo de cerámica o hierro en polvo para permitir un funcionamiento eficiente a altas frecuencias. El flyback contiene un devanado primario y varios secundarios que proporcionan diferentes tensiones. El devanado secundario principal suministra pulsos de tensión al multiplicador de tensión para, en última instancia, proporcionar al tubo de rayos catódicos (TRC) la alta tensión de ánodo que utiliza, mientras que los devanados restantes suministran la tensión del filamento del TRC, los pulsos de activación, la tensión de enfoque y las tensiones derivadas de la trama de exploración. Cuando el transformador se apaga, el campo magnético del flyback colapsa rápidamente, lo que induce una alta tensión en sus devanados. La velocidad a la que colapsa el campo magnético determina la tensión inducida, por lo que la tensión aumenta con su velocidad. Se utiliza un condensador (condensador de temporización de retroceso) o una serie de condensadores (para proporcionar redundancia) para ralentizar el colapso del campo magnético. ^{[ 211 ] [ 212 ]}

El diseño de la fuente de alimentación de alto voltaje en un producto que utiliza un tubo de rayos catódicos (TRC) influye en la cantidad de rayos X que emite. La cantidad de rayos X emitidos aumenta con voltajes y corrientes más altos. Si el producto, como un televisor, utiliza una fuente de alimentación de alto voltaje no regulada, lo que significa que el voltaje del ánodo y del foco disminuyen al aumentar la corriente de electrones al mostrar una imagen brillante, la cantidad de rayos X emitidos es máxima cuando el TRC muestra imágenes moderadamente brillantes, ya que al mostrar imágenes oscuras o brillantes, el mayor voltaje del ánodo contrarresta la menor corriente del haz de electrones y viceversa, respectivamente. Los tubos de vacío del regulador y rectificador de alto voltaje en algunos televisores TRC antiguos también pueden emitir rayos X. ^{[ 161 ]}

El cañón de electrones emite los electrones que finalmente impactan los fósforos en la pantalla del CRT. El cañón de electrones contiene un calentador, que calienta un cátodo, el cual genera electrones que, mediante rejillas, se enfocan y finalmente se aceleran hacia la pantalla del CRT. La aceleración ocurre en conjunto con el recubrimiento interno de aluminio o aquadag del CRT. El cañón de electrones está posicionado de manera que apunta al centro de la pantalla. ^{[ 194 ]} Está dentro del cuello del CRT, y se mantiene unido y montado al cuello mediante perlas de vidrio o varillas de soporte de vidrio, que son las tiras de vidrio en el cañón de electrones. ^{[ 21 ] [ 194 ] [ 213 ]} El cañón de electrones se fabrica por separado y luego se coloca dentro del cuello mediante un proceso llamado "bobinado" o sellado. ^{[ 69 ] [ 214 ] [ 215 ] [ 216 ] [ 217 ] [ 218 ]} El cañón de electrones tiene una oblea de vidrio fusionada al cuello del CRT. Las conexiones al cañón de electrones penetran la oblea de vidrio. ^{[ 215 ] [ 219 ]} Una vez que el cañón de electrones está dentro del cuello, sus partes metálicas (rejillas) se conectan mediante arcos eléctricos entre sí utilizando alto voltaje para suavizar cualquier borde áspero en un proceso llamado "golpe de punto", para evitar que los bordes ásperos en las rejillas generen electrones secundarios. ^{[ 220 ] [ 221 ] [ 222 ]}

Existen dos tipos de deflexión: magnética y electrostática. La magnética se utiliza habitualmente en televisores y monitores, ya que permite mayores ángulos de deflexión (y, por lo tanto, tubos de rayos catódicos menos profundos) y mayor potencia de deflexión (lo que permite una mayor corriente del haz de electrones y, por consiguiente, imágenes más brillantes) ^{[ 272 ]} , evitando la necesidad de altos voltajes para la deflexión de hasta 2  kV ^{[ 175 ].} Por otro lado, los osciloscopios suelen utilizar la deflexión electrostática, puesto que las formas de onda sin procesar capturadas por el osciloscopio pueden aplicarse directamente (tras la amplificación) a las placas de deflexión electrostática verticales dentro del tubo de rayos catódicos ^{[ 273 ] .}

El efecto de quemado de pantalla se produce cuando las imágenes se "queman" físicamente en la pantalla del tubo de rayos catódicos (CRT). Esto ocurre debido a la degradación de los fósforos por el bombardeo prolongado de electrones sobre ellos, y sucede cuando una imagen o logotipo fijo permanece demasiado tiempo en la pantalla, lo que provoca que aparezca como una imagen "fantasma" o, en casos graves, incluso cuando el CRT está apagado. Para contrarrestar esto, se utilizaban protectores de pantalla en las computadoras para minimizar el efecto de quemado. ^{[ 295 ]}

El vacío parcial del CRT de 0,01 pascales (1 × 10 ⁻⁷ atm) ^{[ 296 ]} a 0,1 micropascales (1 × 10 ⁻¹² atm) o menos ^{[ 297 ]} se evacua o expulsa en un horno a ~375–475 °C en un proceso llamado horneado o desgasificación . ^{[ 298 ]} El proceso de evacuación también desgasifica cualquier material dentro del CRT, mientras descompone otros como el alcohol polivinílico (PVA) utilizado para aplicar los fósforos. ^{[ 299 ]} El calentamiento y enfriamiento se realizan gradualmente para evitar inducir tensión, rigidez y posiblemente agrietamiento del vidrio; el horno calienta los gases dentro del CRT, aumentando la velocidad de las moléculas de gas, lo que aumenta las posibilidades de que sean extraídas por la bomba de vacío. La temperatura del CRT se mantiene por debajo de la del horno, y el horno comienza a enfriarse justo después de que el CRT alcanza los 400 °C, o bien, el CRT se mantuvo a una temperatura superior a 400 °C durante hasta 15–55 minutos. El CRT se calentó durante o después de la evacuación, y el calor puede haberse utilizado simultáneamente para fundir la frita en el CRT, uniendo la pantalla y el embudo. ^{[ 300 ] [ 301 ] [ 302 ]} La bomba utilizada es una bomba turbomolecular o una bomba de difusión . ^{[ 303 ] [ 304 ] [ 305 ] [ 306 ]} Anteriormente también se utilizaban bombas de vacío de mercurio. ^{[ 307 ] [ 308 ]} Después del horneado, el CRT se desconecta ("se sella o se inclina") de la bomba de vacío. ^{[ 309 ] [ 310 ] [ 311 ]} El absorbedor se activa mediante una bobina de RF (inducción). El absorbedor suele estar en el embudo o en el cuello del tubo de rayos catódicos (TRC). ^{[ 312 ] [ 313 ]} El material absorbedor, a menudo a base de bario, atrapa las partículas de gas restantes al evaporarse debido al calentamiento inducido por la bobina de RF (que puede combinarse con un calentamiento exotérmico dentro del material); el vapor llena el TRC, atrapando las moléculas de gas con las que se encuentra y se condensa en el interior del TRC formando una capa que contiene las moléculas de gas atrapadas. Hidrógeno     Puede estar presente en el material para ayudar a distribuir el vapor de bario. El material se calienta a temperaturas superiores a 1000  °C, lo que provoca su evaporación. ^{[ 314 ] [ 315 ] [ 235 ]} La pérdida parcial de vacío en un CRT puede provocar una imagen borrosa, un brillo azulado en el cuello del CRT, descargas disruptivas, pérdida de emisión del cátodo o problemas de enfoque. ^{[ 166 ]}

Los tubos de rayos catódicos (CRT) solían reconstruirse, repararse o reacondicionarse. El proceso de reconstrucción incluía el desmontaje del CRT, el desmontaje y la reparación o sustitución del cañón de electrones, la eliminación y redeposición de fósforos y aquadag , etc. La reconstrucción fue popular hasta la década de 1960 porque los CRT eran caros y se desgastaban rápidamente, lo que hacía que la reparación resultara rentable. ^{[ 312 ]} El último taller de reconstrucción de CRT en EE. UU. cerró en 2010, ^{[ 316 ]} y el último en Europa, RACS, ubicado en Francia, cerró en 2013. ^{[ 317 ]}

La reactivación, también conocida como rejuvenecimiento, es un proceso cuyo objetivo es restaurar temporalmente el brillo de un tubo de rayos catódicos (TRC) desgastado. Esto se suele lograr aumentando cuidadosamente el voltaje del calentador del cátodo y la corriente y el voltaje de las rejillas de control del cañón de electrones de forma manual. ^{[ 318 ]} Algunos rejuvenecedores también pueden reparar cortocircuitos entre el calentador y el cátodo mediante una descarga capacitiva a través del cortocircuito. ^{[ 232 ]}

Los fósforos en los tubos de rayos catódicos (TRC) emiten electrones secundarios debido a que se encuentran dentro del vacío del TRC. Estos electrones secundarios son recolectados por el ánodo del TRC. ^{[ 199 ]} Es necesario recolectar los electrones secundarios generados por los fósforos para evitar que se desarrollen cargas en la pantalla, lo que provocaría una reducción del brillo de la imagen ^{[ 21 ]} ya que la carga repelería el haz de electrones.

Los fósforos utilizados en los CRT a menudo contienen metales de tierras raras, ^{[ 319 ] [ 320 ] [ 295 ]} reemplazando a los fósforos más tenues anteriores. Los primeros fósforos rojos y verdes contenían cadmio, ^{[ 321 ]} y algunos fósforos de CRT en blanco y negro también contenían berilio en forma de silicato de zinc y berilio, ^{[ 50 ]} aunque también se utilizaron fósforos blancos que contenían cadmio, zinc y magnesio con plata, cobre o manganeso como dopantes. ^{[ 21 ]} Los fósforos de tierras raras utilizados en los CRT son más eficientes (producen más luz) que los fósforos anteriores. ^{[ 322 ]} Los fósforos se adhieren a la pantalla debido a las fuerzas de Van der Waals y electrostáticas. Los fósforos compuestos de partículas más pequeñas se adhieren con mayor fuerza a la pantalla. Los fósforos junto con el carbono utilizado para evitar la fuga de luz (en los CRT a color) se pueden eliminar fácilmente rascando. ^{[ 144 ] [ 323 ]}

Varias docenas de tipos de fósforos estaban disponibles para CRT. ^{[ 324 ]} Los fósforos se clasificaron según el color, la persistencia, las curvas de subida y bajada de luminancia, el color dependiendo del voltaje del ánodo (para fósforos utilizados en CRT de penetración), el uso previsto, la composición química, la seguridad, la sensibilidad al quemado y las propiedades de emisión secundaria. ^{[ 325 ]} Ejemplos de fósforos de tierras raras son el óxido de itrio para el rojo ^{[ 326 ]} y el siliciuro de itrio para el azul en tubos de índice de haz, ^{[ 327 ]} mientras que ejemplos de fósforos anteriores son el sulfuro de cobre y cadmio para el rojo,

Los fósforos SMPTE-C poseen propiedades definidas por el estándar SMPTE-C, que define un espacio de color del mismo nombre. El estándar prioriza la reproducción precisa del color, lo cual se veía dificultado por los diferentes fósforos y espacios de color utilizados en los sistemas de color NTSC y PAL . Los televisores PAL ofrecen una reproducción de color subjetivamente superior debido al uso de fósforos verdes saturados, que presentan tiempos de decaimiento relativamente largos, tolerados en PAL ya que este sistema dispone de más tiempo para el decaimiento de los fósforos debido a su menor velocidad de fotogramas. Los fósforos SMPTE-C se utilizaban en monitores de vídeo profesionales. ^{[ 328 ] [ 329 ]}

El recubrimiento de fósforo en los CRT monocromáticos y a color puede tener un recubrimiento de aluminio en su lado posterior que se utiliza para reflejar la luz hacia adelante, proporcionar protección contra iones para evitar quemaduras por iones negativos en el fósforo, gestionar el calor generado por los electrones que chocan contra el fósforo, ^{[ 330 ]} evitar la acumulación estática que podría repeler los electrones de la pantalla, formar parte del ánodo y recolectar los electrones secundarios generados por los fósforos en la pantalla después de ser golpeados por el haz de electrones, proporcionando a los electrones una ruta de retorno. ^{[ 331 ] [ 149 ] [ 332 ] [ 330 ] [ 21 ]} El haz de electrones pasa a través del recubrimiento de aluminio antes de golpear los fósforos en la pantalla; el aluminio atenúa el voltaje del haz de electrones en aproximadamente 1  kV. ^{[ 333 ] [ 21 ] [ 325 ]} Se puede aplicar una película o laca a los fósforos para reducir la rugosidad de la superficie formada por los fósforos, permitiendo que el recubrimiento de aluminio tenga una superficie uniforme y evitando que toque el vidrio de la pantalla. ^{[ 334 ] [ 335 ]} Esto se conoce como filmación. ^{[ 181 ]} La laca contiene disolventes que posteriormente se evaporan; la laca puede ser rugosa químicamente para crear un recubrimiento de aluminio con orificios que permitan la salida de los disolventes. ^{[ 335 ]}

Si el CRT es en blanco y negro (B&N o monocromo), hay un solo cañón de electrones en el cuello y el embudo está recubierto en el interior con aluminio que se ha aplicado por evaporación; el aluminio se evapora en el vacío y se deja condensar en el interior del CRT. Esto a menudo se hacía colocando el CRT en una máquina especial para crear un vacío dentro del CRT, evaporar el aluminio dentro del CRT usando un calentador que rodeaba una pieza de aluminio y luego liberar el vacío. ^{[ 181 ]} El aluminio elimina la necesidad de trampas de iones , necesarias para evitar la quemadura de iones en el fósforo, al tiempo que refleja la luz generada por el fósforo hacia la pantalla, gestiona el calor y absorbe electrones proporcionando una ruta de retorno para ellos; anteriormente los embudos se recubrían en el interior con aquadag, utilizado porque se puede aplicar como pintura; ^{[ 171 ]} los fósforos se dejaban sin recubrimiento. ^{[ 21 ]} El aluminio comenzó a aplicarse a los CRT en la década de 1950, recubriendo el interior del CRT, incluidos los fósforos, lo que también aumentó el brillo de la imagen ya que el aluminio reflejaba la luz (que de otro modo se perdería dentro del CRT) hacia el exterior del CRT. ^{[ 21 ] [ 391 ] [ 392 ] [ 393 ]} En los CRT monocromos aluminizados, se utiliza Aquadag en el exterior. Hay un único recubrimiento de aluminio que cubre el embudo y la pantalla. ^{[ 181 ]}

La pantalla, el embudo y el cuello se fusionan en una sola envoltura, posiblemente utilizando sellos de esmalte de plomo; se hace un orificio en el embudo sobre el cual se instala la tapa del ánodo y posteriormente se aplican el fósforo, el aquadag y el aluminio. ^{[ 69 ]} Anteriormente, los CRT monocromáticos utilizaban trampas de iones que requerían imanes; el imán se utilizaba para desviar los electrones lejos de los iones más difíciles de desviar, permitiendo que los electrones pasaran mientras que los iones colisionaban con una lámina de metal dentro del cañón de electrones. ^{[ 394 ] [ 166 ] [ 330 ]} La quemadura de iones produce un desgaste prematuro del fósforo. Dado que los iones son más difíciles de desviar que los electrones, la quemadura de iones deja un punto negro en el centro de la pantalla. ^{[ 166 ] [ 330 ]}

El recubrimiento interior de aquadag o aluminio era el ánodo y servía para acelerar los electrones hacia la pantalla, recogerlos después de que impactaran en ella y, al mismo tiempo, funcionar como un condensador junto con el recubrimiento exterior de aquadag. La pantalla tiene un único recubrimiento uniforme de fósforo y no tiene máscara de sombra, por lo que técnicamente no tiene límite de resolución. ^{[ 395 ] [ 173 ] [ 396 ]}

Los CRT monocromáticos pueden usar imanes anulares para ajustar el centrado del haz de electrones e imanes alrededor del yugo de deflexión para ajustar la geometría de la imagen. ^{[ 281 ] [ 397 ]}

Cuando se apaga un tubo de rayos catódicos monocromo, la pantalla se reduce a un pequeño punto blanco en el centro, junto con los fósforos que se apagan, disparados por el cañón de electrones; a veces tarda un tiempo en desaparecer. ^{[ 398 ]}

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  Tubo de rayos catódicos monocromo antiguo ^{[ 399 ]} sin aluminio, solo aquadag
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  El cañón de electrones de un tubo de rayos catódicos monocromo

Los tubos de rayos catódicos a color utilizan tres fósforos diferentes que emiten luz roja, verde y azul, respectivamente. Estos se agrupan en franjas (como en los diseños de rejilla de apertura ) o en racimos llamados "tríadas" (como en los tubos de rayos catódicos con máscara de sombra). ^{[ 400 ] [ 401 ]}

Los CRT a color tienen tres cañones de electrones, uno para cada color primario (rojo, verde y azul), dispuestos en línea recta (en línea) o en una configuración triangular equilátera (los cañones suelen construirse como una sola unidad). ^{[ 194 ] [ 274 ] [ 402 ] [ 403 ] [ 404 ]} La configuración triangular se denomina a menudo cañón delta , en referencia a la forma de la letra griega delta (Δ). La disposición de los fósforos es la misma que la de los cañones de electrones. ^{[ 194 ] [ 405 ]} Una rejilla o máscara absorbe los electrones que, de otro modo, impactarían en el fósforo incorrecto. ^{[ 406 ]}

Un tubo de máscara de sombra utiliza una placa de metal con pequeños orificios, típicamente en una configuración delta, colocados de manera que el haz de electrones solo ilumine los fósforos correctos en la cara del tubo; ^{[ 400 ]} bloqueando todos los demás electrones. ^{[ 106 ]} Las máscaras de sombra que utilizan ranuras en lugar de orificios se conocen como máscaras de ranura. ^{[ 9 ]} Los orificios o ranuras son cónicos ^{[ 407 ] [ 408 ]} de manera que los electrones que golpean el interior de cualquier orificio se reflejen, si no son absorbidos (por ejemplo, debido a la acumulación de carga local), en lugar de rebotar a través del orificio para golpear un punto aleatorio (incorrecto) en la pantalla. Otro tipo de CRT de color (Trinitron) utiliza una rejilla de apertura de cables verticales tensados ​​para lograr el mismo resultado. ^{[ 406 ]} La máscara de sombra tiene un solo orificio para cada tríada. ^{[ 194 ]} La máscara de sombra suele estar a 1/2 pulgada detrás de  la pantalla. ^{[ 122 ]}

Los CRT de Trinitron se diferenciaban de otros CRT a color en que tenían un solo cañón de electrones con tres cátodos, una rejilla de apertura que dejaba pasar más electrones, aumentando el brillo de la imagen (ya que la rejilla de apertura no bloqueaba tantos electrones) y una pantalla cilíndrica vertical, en lugar de una pantalla curva. ^{[ 409 ]}

Los tres cañones de electrones están en el cuello (excepto en los Trinitrons) y los fósforos rojo, verde y azul en la pantalla pueden estar separados por una cuadrícula o matriz negra (llamada franja negra por Toshiba). ^{[ 68 ]}

El embudo está recubierto con aquadag en ambos lados, mientras que la pantalla tiene un recubrimiento de aluminio separado aplicado al vacío, ^{[ 194 ] [ 121 ]} depositado después de que se aplica el recubrimiento de fósforo, frente al cañón de electrones. ^{[ 410 ] [ 411 ]} El recubrimiento de aluminio protege el fósforo de los iones, absorbe los electrones secundarios, proporcionándoles una vía de retorno, evitando que carguen electrostáticamente la pantalla, lo que repelería los electrones y reduciría el brillo de la imagen, refleja la luz de los fósforos hacia adelante y ayuda a gestionar el calor. También sirve como ánodo del CRT junto con el recubrimiento interno de aquadag. El recubrimiento interno está conectado eléctricamente a un electrodo del cañón de electrones mediante resortes, formando el ánodo final. ^{[ 195 ] [ 194 ]} El recubrimiento externo de aquadag está conectado a tierra , posiblemente mediante una serie de resortes o un arnés que hace contacto con el aquadag. ^{[ 412 ] [ 413 ]}

Magnetic shielding and degaussing

Si la máscara de sombra o la rejilla de apertura se magnetizan, su campo magnético altera las trayectorias de los haces de electrones. Esto provoca errores de "pureza de color", ya que los electrones dejan de seguir únicamente sus trayectorias previstas y algunos impactan en fósforos de colores distintos al deseado. Por ejemplo, algunos electrones del haz rojo pueden impactar en fósforos azules o verdes, imponiendo un tinte magenta o amarillo a partes de la imagen que deberían ser de color rojo puro. (Este efecto se localiza en un área específica de la pantalla si la magnetización es localizada). Por lo tanto, es importante que la máscara de sombra o la rejilla de apertura no se magneticen. El campo magnético terrestre puede afectar la pureza del color del CRT. ^{[ 453 ]} Debido a esto, algunos CRT tienen blindajes magnéticos externos sobre sus embudos. El blindaje magnético puede estar hecho de hierro dulce o acero dulce y contener una bobina desmagnetizadora. ^{[ 455 ]} El escudo magnético y la máscara de sombra pueden magnetizarse permanentemente por el campo magnético terrestre, afectando negativamente la pureza del color cuando se mueve el CRT. Este problema se resuelve con una bobina desmagnetizadora incorporada, presente en muchos televisores y monitores de computadora. La desmagnetización puede ser automática, ocurriendo cada vez que se enciende el CRT. ^{[ 456 ] [ 194 ]} El escudo magnético también puede ser interno, estando en el interior del embudo del CRT. ^{[ 457 ] [ 458 ] [ 117 ] [ 459 ] [ 460 ] [ 461 ]}

Las pantallas CRT a color en televisores y monitores de computadora suelen tener una bobina desmagnetizante integrada alrededor del perímetro de la superficie del CRT. Al encender la pantalla CRT, el circuito desmagnetizante produce una breve corriente alterna a través de la bobina que se desvanece a cero en unos segundos, generando un campo magnético alterno decreciente. Este campo desmagnetizante es lo suficientemente fuerte como para eliminar la magnetización de la máscara de sombra en la mayoría de los casos, manteniendo la pureza del color. ^{[ 462 ] [ 463 ]} En casos excepcionales de magnetización intensa donde el campo desmagnetizante interno no es suficiente, la máscara de sombra puede desmagnetizarse externamente con un desmagnetizador portátil más potente. Sin embargo, un campo magnético excesivamente fuerte, ya sea alterno o constante, puede deformar (doblar) mecánicamente la máscara de sombra, causando una distorsión permanente del color en la pantalla que se parece mucho a un efecto de magnetización.

Los tubos de rayos catódicos (CRT) de proyección se usaban en proyectores CRT y televisores de retroproyección CRT , y suelen ser pequeños (de 7 a 9  pulgadas de diámetro); ^{[ 270 ]} tienen un fósforo que genera luz roja, verde o azul, lo que los convierte en CRT monocromáticos; ^{[ 466 ]} y su construcción es similar a la de otros CRT monocromáticos. Los CRT de proyección más grandes, en general, duraban más y podían proporcionar mayores niveles de brillo y resolución, pero también eran más caros. ^{[ 467 ] [ 468 ]} Los CRT de proyección tienen un voltaje de ánodo inusualmente alto para su tamaño (como 27 o 25  kV para un CRT de proyección de 5 o 7 pulgadas respectivamente), ^{[ 469 ] [ 470 ]} y un cátodo de tungsteno/bario especialmente hecho (en lugar del óxido de bario puro que se usa normalmente) que consiste en átomos de bario incrustados en tungsteno poroso al 20% o aluminatos de bario y calcio o de óxidos de bario, calcio y aluminio recubiertos sobre tungsteno poroso; el bario se difunde a través del tungsteno para emitir electrones. ^{[ 471 ]} El cátodo especial puede entregar 2  mA de corriente en lugar de los 0,3 mA de los cátodos normales, ^{[ 472 ] [ 471 ] [ 234 ] [ 173 ]} lo que los hace lo suficientemente brillantes como para ser utilizados como fuentes de luz para proyección. El alto voltaje del ánodo y el cátodo especialmente diseñado aumentan el voltaje y la corriente, respectivamente, del haz de electrones, lo que incrementa la luz emitida por los fósforos y también la cantidad de calor generado durante el funcionamiento; esto significa que los CRT de los proyectores necesitan refrigeración. La pantalla generalmente se enfría usando un contenedor (la pantalla forma parte del contenedor) con glicol; el glicol puede estar teñido, ^{[ 473 ]} o se puede usar glicol incoloro dentro de un contenedor que puede ser coloreado (formando una lente conocida como elemento c). Las lentes o el glicol coloreados se usan para mejorar la reproducción del color a costa del brillo, y solo se usan en CRT rojos y verdes. ^{[ 474 ] [ 475 ]} Cada CRT tiene su propio glicol, que tiene acceso a una burbuja de aire para permitir que el glicol se contraiga y se expanda al enfriarse y calentarse. Los CRT de los proyectores pueden tener anillos de ajuste, al igual que los CRT de color, para corregir el astigmatismo, ^{[ 476 ]} que es el destello del haz de electrones (luz dispersa similar a las sombras). ^{[ 477 ]}Tienen tres anillos de ajuste; uno con dos polos, uno con cuatro polos y otro con seis polos. Cuando se ajusta correctamente, el proyector puede mostrar puntos perfectamente redondos sin destellos. ^{[ 478 ]} Las pantallas utilizadas en los CRT de proyección eran más transparentes de lo habitual, con una transmitancia del 90 %. ^{[ 121 ]} Los primeros CRT de proyección se fabricaron en 1933. ^{[ 479 ]}

Los tubos de rayos catódicos (CRT) para proyectores estaban disponibles con enfoque electrostático y electromagnético, siendo este último más costoso. El enfoque electrostático utilizaba componentes electrónicos para enfocar el haz de electrones, junto con imanes de enfoque alrededor del cuello del CRT para realizar ajustes de enfoque precisos. Este tipo de enfoque se degradaba con el tiempo. El enfoque electromagnético se introdujo a principios de la década de 1990 e incluía una bobina de enfoque electromagnético además de los imanes de enfoque ya existentes. El enfoque electromagnético era mucho más estable durante la vida útil del CRT, conservando el 95 % de su nitidez al final de su vida útil. ^{[ 480 ]}

Los tubos de índice de haz , también conocidos como Uniray, Apple CRT o Indextron, ^{[ 481 ]} fueron un intento de Philco en la década de 1950 de crear un CRT a color sin máscara de sombra, eliminando los problemas de convergencia y pureza, y permitiendo CRT menos profundos con mayores ángulos de deflexión. ^{[ 482 ]} También requería una fuente de alimentación de menor voltaje para el ánodo final, ya que no utilizaba una máscara de sombra, que normalmente bloquea alrededor del 80% de los electrones generados por el cañón de electrones. La ausencia de una máscara de sombra también lo hacía inmune al campo magnético terrestre, además de hacer innecesaria la desmagnetización y aumentar el brillo de la imagen. ^{[ 483 ]} Fue construido de manera similar a un CRT monocromo, con un recubrimiento exterior de aquadag, un recubrimiento interior de aluminio y un solo cañón de electrones pero con una pantalla con un patrón alterno de franjas de fósforo rojo, verde, azul y UV (índice) (similar a un Trinitron) con un tubo fotomultiplicador montado lateralmente ^{[ 484 ] [ 483 ]} o fotodiodo apuntando hacia la parte posterior de la pantalla y montado en el embudo del CRT, para rastrear el haz de electrones para activar los fósforos por separado uno por otro usando el mismo haz de electrones. Solo la franja de fósforo índice se usó para el rastreo, y fue el único fósforo que no estaba cubierto por una capa de aluminio. ^{[ 333 ]} Fue archivado debido a la precisión requerida para producirlo. ^{[ 485 ] [ 486 ]} Fue revivido por Sony en la década de 1980 como Indextron pero su adopción fue limitada, al menos en parte debido al desarrollo de pantallas LCD. Los CRT de índice de haz también sufrían de relaciones de contraste bajas de solo alrededor de 50:1 ya que se requería cierta emisión de luz por parte de los fósforos en todo momento por parte de los fotodiodos para rastrear el haz de electrones. Esto permitió proyectores CRT de color de un solo CRT debido a la falta de máscara de sombra; normalmente los proyectores CRT usan tres CRT, uno para cada color, ^{[ 487 ]} ya que se genera mucho calor debido al alto voltaje del ánodo y la corriente del haz, lo que hace que una máscara de sombra sea poco práctica e ineficiente ya que se deformaría bajo el calor producido (las máscaras de sombra absorben la mayor parte del haz de electrones y, por lo tanto, la mayor parte de la energía transportada por los electrones relativistas); los tres CRT significaban que un procedimiento de calibración y ajuste complejo ^{[ 488 ]}Se debía realizar durante la instalación del proyector, y moverlo requeriría su recalibración. Un solo CRT significaba que se eliminaba la necesidad de calibración, pero el brillo disminuía ya que la pantalla CRT tenía que usarse para tres colores en lugar de que cada color tuviera su propia pantalla CRT. ^{[ 481 ]} Un patrón de rayas también impone un límite de resolución horizontal; en cambio, los proyectores CRT de tres pantallas no tienen un límite de resolución teórico, debido a que tienen recubrimientos de fósforo únicos y uniformes.

Los CRT planos son aquellos con una pantalla plana. A pesar de tener una pantalla plana, pueden no ser completamente planos, especialmente en el interior, sino que tienen una curvatura mucho mayor. Una excepción notable es el LG Flatron (fabricado por LG.Philips Displays , más tarde LP Displays) que es verdaderamente plano por fuera y por dentro, pero tiene un panel de vidrio adherido a la pantalla con una banda de borde tensada para proporcionar protección contra implosiones. Estos CRT completamente planos fueron introducidos por primera vez por Zenith en 1986, y usaban máscaras de sombra planas tensadas, donde la máscara de sombra se mantiene bajo tensión, proporcionando una mayor resistencia al blooming. ^{[ 489 ] [ 490 ] [ 491 ] [ 261 ] [ 355 ] [ 492 ]} La tecnología Flatron de LG se basa en esta tecnología desarrollada por Zenith, ^{[ 493 ] [ 494 ]} ahora una subsidiaria de LG. Los CRT planos tienen una serie de desafíos, como la deflexión. Se requieren amplificadores de deflexión vertical para aumentar la cantidad de corriente que se envía a las bobinas de deflexión vertical para compensar la curvatura reducida. ^{[ 288 ]} Los CRT utilizados en el Sinclair TV80 y en muchos Sony Watchman eran planos en el sentido de que no eran profundos y sus pantallas frontales eran planas, pero sus cañones de electrones estaban colocados a un lado de la pantalla. ^{[ 495 ] [ 496 ]} El TV80 usaba deflexión electrostática ^{[ 497 ]} mientras que el Watchman usaba deflexión magnética con una pantalla de fósforo que estaba curvada hacia adentro. Se usaban CRT similares en timbres de puerta con video. ^{[ 498 ]}

Los CRT de radar, como el 7JP4, tenían una pantalla circular y escaneaban el haz desde el centro hacia afuera. El yugo de deflexión giraba, lo que provocaba que el haz girara de forma circular. ^{[ 499 ]} La pantalla solía tener dos colores: un color brillante de corta persistencia que solo aparecía cuando el haz escaneaba la pantalla y un resplandor residual de fósforo de larga persistencia. Cuando el haz incidía sobre el fósforo, este se iluminaba intensamente, y cuando el haz se retiraba, el resplandor residual de larga persistencia, más tenue, permanecía encendido en el punto donde el haz había incidido sobre el fósforo, junto con los objetivos de radar que habían sido "escritos" por el haz, hasta que este volvía a incidir sobre el fósforo. ^{[ 500 ] [ 501 ]}

En los tubos de rayos catódicos (TRC) de los osciloscopios , se utiliza la deflexión electrostática , en lugar de la deflexión magnética comúnmente empleada en televisores y otros TRC de gran tamaño. El haz se desvía horizontalmente aplicando un campo eléctrico entre un par de placas a su izquierda y derecha, y verticalmente aplicando un campo eléctrico a placas superiores e inferiores. Los televisores utilizan la deflexión magnética en lugar de la electrostática porque las placas de deflexión obstruyen el haz cuando el ángulo de deflexión es tan grande como el requerido para tubos que son relativamente cortos para su tamaño. Algunos TRC de osciloscopios incorporan ánodos de postdeflexión (PDA) con forma de espiral para asegurar un potencial de ánodo uniforme en todo el TRC y operan hasta a 15  kV. En los TRC con PDA, el haz de electrones se desvía antes de ser acelerado, lo que mejora la sensibilidad y la legibilidad, especialmente al analizar pulsos de voltaje con ciclos de trabajo cortos. ^{[ 502 ] [ 165 ] [ 503 ]}

tubos de almacenamiento de imágenes

Estos se encuentran en los osciloscopios analógicos de almacenamiento de fósforo . Se diferencian de los osciloscopios de almacenamiento digital , que utilizan memoria digital de estado sólido para almacenar la imagen.

Cuando un osciloscopio monitoriza un único evento breve, un tubo convencional solo lo mostrará mientras ocurre. El uso de un fósforo de larga persistencia permite observar la imagen después del evento, pero solo durante unos segundos. Esta limitación se puede superar con un tubo de rayos catódicos de almacenamiento de visión directa. Este tubo continúa mostrando el evento hasta que se borra. Es similar a un tubo convencional, con la diferencia de que incorpora una rejilla metálica recubierta con una capa dieléctrica justo detrás de la pantalla de fósforo. Un voltaje externo aplicado a la rejilla garantiza inicialmente que toda la rejilla se encuentre a un potencial constante. Esta rejilla está expuesta constantemente a un haz de electrones de baja velocidad procedente de un cañón de inundación que funciona independientemente del cañón principal. Este cañón de inundación no se desvía como el principal, sino que ilumina constantemente toda la rejilla. La carga inicial de la malla de almacenamiento es tal que repele los electrones del cañón de inundación, impidiendo que impacten en la pantalla de fósforo.

Cuando el cañón de electrones principal graba una imagen en la pantalla, la energía del haz principal es suficiente para crear un "alivio de potencial" en la malla de almacenamiento. Las áreas donde se crea este alivio ya no repelen los electrones del cañón de inundación, que ahora atraviesan la malla e iluminan la pantalla de fósforo. En consecuencia, la imagen que fue trazada brevemente por el cañón principal continúa mostrándose después de su aparición. La imagen puede "borrarse" restableciendo el voltaje externo a la malla, restaurando así su potencial constante. El tiempo durante el cual se puede mostrar la imagen es limitado porque, en la práctica, el cañón de inundación neutraliza lentamente la carga de la malla de almacenamiento. Una forma de permitir que la imagen se conserve durante más tiempo es apagar temporalmente el cañón de inundación. De esta manera, es posible que la imagen se conserve durante varios días. La mayoría de los tubos de almacenamiento permiten aplicar un voltaje menor a la malla de almacenamiento, lo que restaura lentamente el estado de carga inicial. Al variar este voltaje, se obtiene una persistencia variable. Al apagar el cañón de inundación y la alimentación de voltaje a la malla de almacenamiento, dicho tubo puede funcionar como un tubo de osciloscopio convencional. ^{[ 508 ]}

Los monitores vectoriales se utilizaron en los primeros sistemas de diseño asistido por computadora ^{[ 509 ]} y aparecen en algunos juegos arcade de finales de la década de 1970 a mediados de la de 1980, como Asteroids ^{[ 510 ]} . Dibujan gráficos punto por punto, en lugar de escanear una trama. Se pueden usar tubos de rayos catódicos (CRT) monocromáticos o a color en pantallas vectoriales, y los principios esenciales de diseño y funcionamiento de los CRT son los mismos para ambos tipos de pantalla; la principal diferencia radica en los patrones de deflexión del haz y los circuitos.

El tubo Williams o tubo Williams-Kilburn era un tubo de rayos catódicos utilizado para almacenar datos binarios electrónicamente. Se empleaba en las computadoras de la década de 1940 como dispositivo de almacenamiento digital de acceso aleatorio. A diferencia de otros tubos de rayos catódicos mencionados en este artículo, el tubo Williams no era un dispositivo de visualización y, de hecho, no se podía ver, ya que una placa metálica cubría su pantalla.

En algunos receptores de radio de válvulas , se incluía un tubo de "ojo mágico" o "ojo de sintonización" para facilitar la sintonización del receptor. La sintonización se ajustaba hasta minimizar el ancho de la sombra radial. Este dispositivo se utilizaba en lugar de un medidor electromecánico más costoso, que posteriormente se empleó en sintonizadores de gama alta cuando los receptores de transistores carecían del alto voltaje necesario para alimentar el dispositivo. ^{[ 511 ]} El mismo tipo de dispositivo se utilizaba en grabadoras de cinta como medidor de nivel de grabación y para diversas aplicaciones, incluyendo equipos de prueba eléctrica.

Algunas pantallas para las primeras computadoras (aquellas que necesitaban mostrar más texto del que era práctico con vectores, o que requerían alta velocidad para la salida fotográfica) utilizaban tubos de rayos catódicos Charactron. Estos incorporaban una máscara de caracteres metálica perforada ( plantilla ), que daba forma a un haz de electrones ancho para formar un carácter en la pantalla. El sistema seleccionaba un carácter en la máscara mediante un conjunto de circuitos de deflexión, pero esto provocaba que el haz extruido se desviara del eje, por lo que un segundo conjunto de placas de deflexión debía redirigir el haz hacia el centro de la pantalla. Un tercer conjunto de placas colocaba el carácter donde se requería. El haz se activaba brevemente para dibujar el carácter en esa posición. Se podían dibujar gráficos seleccionando la posición en la máscara correspondiente al código de un espacio (en la práctica, simplemente no se dibujaban), que tenía un pequeño orificio redondo en el centro; esto desactivaba la máscara de caracteres y el sistema volvía al comportamiento vectorial habitual. Los Charactron tenían cuellos excepcionalmente largos, debido a la necesidad de tres sistemas de deflexión. ^{[ 512 ] [ 513 ]}

Nimo era la marca registrada de una familia de pequeños tubos de rayos catódicos (TRC) especializados fabricados por Industrial Electronic Engineers . Estos contaban con 10 cañones de electrones que producían haces de electrones en forma de dígitos, de manera similar al Charactron. Los tubos podían ser simples pantallas de un solo dígito o pantallas más complejas de 4 o 6 dígitos, producidas mediante un sistema de deflexión magnética adecuado. Al tener poca de la complejidad de un TRC estándar, el tubo requería un circuito de control relativamente simple, y como la imagen se proyectaba sobre la superficie de vidrio, proporcionaba un ángulo de visión mucho más amplio que los tipos de la competencia (por ejemplo, los tubos Nixie ). ^{[ 514 ]} Sin embargo, su necesidad de varios voltajes y su alto voltaje los hacían poco comunes.

Los CRT de haz de inundación son pequeños tubos dispuestos como píxeles para grandes pantallas de video como los Jumbotrons . La primera pantalla que utilizó esta tecnología (llamada Diamond Vision por Mitsubishi Electric) fue presentada por Mitsubishi Electric para el Juego de Estrellas de las Grandes Ligas de Béisbol de 1980. [ ^{515 ] [ 516 ] Se} diferencia de un CRT normal en que el cañón de electrones interno no produce un haz enfocado y controlable. En cambio, los electrones se rocían en un cono amplio a lo largo de toda la parte frontal de la pantalla de fósforo, haciendo que cada unidad actúe básicamente como una sola bombilla. ^{[ 517 ]} Cada una está recubierta con un fósforo rojo, verde o azul, para formar los subpíxeles de color. Esta tecnología ha sido reemplazada en gran medida por pantallas de diodos emisores de luz . Los tubos de rayos catódicos ( CRT) sin enfoque ni deflexión se utilizaron como lámparas estroboscópicas controladas por rejilla desde 1958. ^{[ 518 ]} Las lámparas de luminiscencia estimulada por electrones (ESL), que utilizan el mismo principio de funcionamiento, se lanzaron en 2011. ^{[ 519 ]}

En la década de 1960, se utilizaron como cabezales de impresión electrostáticos tubos de rayos catódicos (CRT) con vidrio frontal sin fósforo, pero con finos hilos incrustados. Estos hilos conducían la corriente del haz de electrones a través del vidrio hacia una hoja de papel, donde el contenido deseado se depositaba como un patrón de carga eléctrica. A continuación, el papel se acercaba a un depósito de tinta líquida con carga opuesta. Las zonas cargadas del papel atraían la tinta, formando así la imagen. ^{[ 520 ] [ 521 ]}

A finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, los Laboratorios de Investigación de Philips experimentaron con un tipo de CRT delgado conocido como pantalla Zeus , que contenía funcionalidad similar a la de un CRT en una pantalla plana . El cátodo de esta pantalla estaba montado debajo de la parte frontal de la pantalla, y los electrones del cátodo se dirigían a la parte posterior de la pantalla, donde permanecían hasta que eran extraídos por electrodos cerca de la parte frontal de la pantalla y dirigidos a la parte frontal de la pantalla que tenía puntos de fósforo. ^{[ 522 ] [ 523 ] [ 524 ] [ 525 ] [ 526 ]} Los dispositivos fueron presentados pero nunca comercializados.

Algunos fabricantes de CRT, tanto LG.Philips Displays (más tarde LP Displays) como Samsung SDI, innovaron la tecnología CRT creando un tubo más delgado. Los CRT más delgados tenían los nombres comerciales Superslim, ^{[ 527 ]} Ultraslim, ^{[ 528 ]} Vixlim (de Samsung) ^{[ 529 ]} y Cybertube y Cybertube+ (ambos de LG Philips Displays). ^{[ 530 ] [ 531 ]} Un CRT plano de 21 pulgadas (53 cm) tiene una profundidad de 447,2 milímetros (17,61 pulgadas) . La profundidad de Superslim era de 352 milímetros (13,86 pulgadas) ^{[ 532 ]} y la de Ultraslim era de 295,7 milímetros (11,64 pulgadas) . ^{[ 533 ]}    

Los CRT pueden emitir una pequeña cantidad de radiación de rayos X ; esto es resultado del bombardeo del haz de electrones sobre la máscara de sombra/rejilla de apertura y los fósforos, lo que produce bremsstrahlung (radiación de frenado) a medida que los electrones de alta energía se desaceleran. La cantidad de radiación que escapa de la parte frontal del monitor se considera generalmente inocua. Las regulaciones de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) en 21  CFR 1020.10 se utilizan para limitar estrictamente, por ejemplo, los receptores de TV a 0,5 miliroentgens por hora a una distancia de 5 cm (2 in) de cualquier superficie externa; desde 2007, la mayoría de los CRT tienen emisiones que caen muy por debajo de este límite. ^{[ 534 ]} Tenga en cuenta que el roentgen es una unidad obsoleta y no tiene en cuenta la absorción de dosis. La tasa de conversión es de aproximadamente 0,877 roentgen por rem . ^{[ 535 ]} Suponiendo que el espectador absorbiera la dosis completa (lo cual es improbable) y que viera la televisión durante 2 horas al día, una dosis horaria de 0,5 miliroentgen aumentaría la dosis anual del espectador en 320 milirem. A modo de comparación, la radiación de fondo promedio en Estados Unidos es de 310 milirem al año. Los efectos negativos de la radiación crónica generalmente no se notan hasta dosis superiores a 20 000 milirem. ^{[ 536 ]}  

La densidad de los rayos X que generaría un tubo de rayos catódicos (TRC) es baja debido a que el barrido raster de un TRC típico distribuye la energía del haz de electrones por toda la pantalla. Voltajes superiores a 15 000 voltios son suficientes para generar rayos X "blandos". Sin embargo, dado que los TRC pueden permanecer encendidos durante varias horas seguidas, la cantidad de rayos X que generan puede llegar a ser significativa; de ahí la importancia de utilizar materiales de protección contra los rayos X, como el vidrio grueso con plomo y el vidrio de bario-estroncio que se utilizan en los TRC. ^{[ 142 ]}

La preocupación por los rayos X emitidos por los tubos de rayos catódicos (CRT) comenzó en 1967, cuando se descubrió que los televisores fabricados por General Electric emitían radiación X en niveles superiores a los permitidos. Posteriormente, se comprobó que los televisores de todos los fabricantes también emitían radiación. Esto llevó a que representantes de la industria televisiva comparecieran ante un comité del Congreso de los Estados Unidos, que más tarde propuso un proyecto de ley federal de regulación de la radiación, que se convirtió en la Ley de Control de la Radiación para la Salud y la Seguridad de 1968. Se recomendó a los propietarios de televisores mantenerse siempre a una distancia mínima de 1,8 metros (6 pies) de la pantalla y evitar la exposición prolongada a los lados, la parte trasera o la parte inferior del televisor. Se descubrió que la mayor parte de la radiación se dirigía hacia abajo. También se les indicó a los propietarios que no modificaran los componentes internos de sus televisores para evitar la exposición a la radiación. Los titulares sobre televisores "radiactivos" continuaron hasta finales de la década de 1960. En una ocasión, dos congresistas de Nueva York propusieron obligar a los fabricantes de televisores a "inspeccionar los 15 millones de televisores a color del país e instalarles dispositivos de protección contra la radiación". Finalmente, la FDA comenzó a regular las emisiones de radiación de todos los productos electrónicos en Estados Unidos. ^{[ 537 ]}

Los CRT antiguos, tanto en color como monocromo, pueden haber sido fabricados con sustancias tóxicas, como el cadmio , en los fósforos. ^{[ 50 ] [ 538 ] [ 539 ] [ 540 ]} El tubo de vidrio trasero de los CRT modernos puede estar hecho de vidrio con plomo , que representa un peligro ambiental si se desecha de forma inadecuada. ^{[ 541 ]} Desde 1970, el vidrio del panel frontal (la parte visible del CRT) utiliza óxido de estroncio en lugar de plomo, aunque la parte trasera del CRT todavía se fabricaba con vidrio con plomo. Los CRT monocromos normalmente no contienen suficiente vidrio con plomo como para no superar las pruebas TCLP de la EPA. Mientras que el proceso TCLP muele el vidrio en partículas finas para exponerlas a ácidos débiles y comprobar si hay lixiviados, el vidrio intacto del CRT no se lixivia (el plomo está vitrificado , contenido dentro del propio vidrio, de forma similar a la cristalería con plomo ).

A bajas frecuencias de actualización (60 Hz o menos), el escaneo periódico de la pantalla puede producir un parpadeo que algunas personas perciben más fácilmente que otras, especialmente cuando se ve con la visión periférica . El parpadeo se asocia comúnmente con los CRT, ya que la mayoría de los televisores funcionan a 50 Hz ( PAL ) o 60 Hz ( NTSC ), aunque hay algunos televisores PAL de 100 Hz que no parpadean . Normalmente, solo los monitores de gama baja funcionan a frecuencias tan bajas, mientras que la mayoría de los monitores de computadora admiten al menos 75 Hz y los monitores de gama alta son capaces de 100 Hz o más para eliminar cualquier percepción de parpadeo. ^{[ 542 ]} Aunque los 100 Hz PAL a menudo se lograban usando escaneo entrelazado, dividiendo el circuito y el escaneo en dos haces de 50 Hz. Los CRT que no son de computadora o los CRT para sonar o radar pueden tener fósforo de larga persistencia y, por lo tanto, no parpadean. Si la persistencia es demasiado larga en una pantalla de video, las imágenes en movimiento se verán borrosas.        

Los CRT de 50  Hz/60  Hz utilizados para la televisión operan con frecuencias de barrido horizontal de aproximadamente 15 000  Hz: 15 750 y 15 734,27  Hz (para sistemas NTSC) o 15 625  Hz (para sistemas PAL). ^{[ 543 ]} Estas frecuencias se encuentran en el rango superior de la audición humana y son inaudibles para muchas personas; sin embargo, algunas personas (especialmente los niños) percibirán un tono agudo cerca de un televisor CRT en funcionamiento. ^{[ 544 ]} El sonido se debe a la magnetostricción en el núcleo magnético y al movimiento periódico de los devanados del transformador de retroceso ^{[ 545 ]} pero también puede ser creado por el movimiento de las bobinas de deflexión, el yugo o las perlas de ferrita. ^{[ 546 ]}

Este problema no se produce en  televisores de 100/120 Hz ni en pantallas de ordenador que no sean CGA (Color Graphics Adapter), porque utilizan frecuencias de barrido horizontal mucho más altas que producen un sonido inaudible para los humanos (de 22  kHz a más de 100  kHz).

Si la pared de vidrio se daña, la presión atmosférica puede provocar la implosión del tubo de vacío en fragmentos peligrosos que se aceleran hacia adentro y luego se dispersan a gran velocidad en todas direcciones. Aunque los tubos de rayos catódicos modernos utilizados en televisores y pantallas de ordenador tienen placas frontales adheridas con epoxi u otras medidas para evitar la rotura de la envoltura, los CRT deben manipularse con cuidado para evitar lesiones. ^{[ 547 ]}

Protección contra implosiones

Los primeros CRT tenían una placa de vidrio sobre la pantalla que se unía a ella con pegamento, ^{[ 149 ]} creando una pantalla de vidrio laminado: inicialmente el pegamento era acetato de polivinilo (PVA), ^{[ 548 ]} mientras que versiones posteriores como el LG Flatron usaban una resina, posiblemente una resina curable por UV. ^{[ 549 ] [ 355 ]} El PVA se degrada con el tiempo creando una "catarata", un anillo de pegamento degradado alrededor de los bordes del CRT que no permite que la luz de la pantalla pase a través. ^{[ 548 ]} Los CRT posteriores en cambio usan una banda de borde de metal tensada montada alrededor del perímetro que también proporciona puntos de montaje para que el CRT se monte en una carcasa. ^{[ 389 ]} En un CRT de 19 pulgadas, la tensión de tracción en la banda del borde es de 70  kg/cm ² . ^{[ 550 ]}

Los CRT antiguos se montaban en el televisor mediante un marco. La banda se tensaba calentándola y luego se montaba en el CRT; posteriormente, la banda se enfriaba, contrayéndose y comprimiendo el vidrio, ^{[ 551 ] [ 149 ] [ 552 ]} lo que fortalecía el vidrio y reducía su grosor (y, por lo tanto, su peso). Esto convierte a la banda en un componente integral que nunca debe retirarse de un CRT intacto que aún conserva el vacío; intentar retirarla podría provocar la implosión del CRT. ^{[ 330 ]}

La banda del borde evita que el tubo de rayos catódicos (TRC) implosione en caso de rotura de la pantalla. Esta banda se puede pegar al perímetro del TRC con epoxi, impidiendo que las grietas se extiendan más allá de la pantalla y lleguen al embudo. ^{[ 553 ] [ 552 ]}

Alternativamente, la compresión causada por la banda del borde puede utilizarse para que cualquier grieta en la pantalla se propague lateralmente a alta velocidad, de modo que alcance el embudo y lo penetre por completo antes de penetrar completamente la pantalla. Esto es posible porque el embudo tiene paredes más delgadas que la pantalla. La penetración completa del embudo primero permite que el aire entre en el tubo de rayos catódicos desde una corta distancia detrás de la pantalla y evita una implosión al asegurar que la pantalla sea penetrada completamente por las grietas y se rompa solo cuando el tubo de rayos catódicos ya tenga aire. ^{[ 149 ]}

Para acelerar los electrones del cátodo a la pantalla con la energía suficiente para lograr un brillo de imagen adecuado, se requiere un voltaje muy alto (EHT o tensión extra alta), ^{[ 554 ] [ 555 ]} desde unos pocos miles de voltios para un pequeño tubo de rayos catódicos de osciloscopio hasta decenas de miles para un televisor a color de pantalla más grande. Esto es muchas veces mayor que el voltaje de la red eléctrica doméstica. Incluso después de apagar la fuente de alimentación, algunos condensadores asociados y el propio tubo de rayos catódicos pueden retener una pequeña carga durante un breve período de tiempo. Es muy improbable sufrir una descarga eléctrica del propio tubo de rayos catódicos. ^{[ 556 ] [ 281 ]}