显像管电视机

一次只亮一个点

电线或无线电在每一刻只能送一个数。要送一幅画面，就得把它切成一行一行，按顺序送出每一行上各处的亮度。接收的一端需要一样东西，能在屏幕的任何位置亮起一个点，而且比任何机械都快得多。

欧洲的 PAL 制每秒送 25 幅画面，每幅 625 行，也就是每秒 15625 行。能跑这么快的只有电子：一束电子打在荧光粉上，荧光粉发光；用磁场推它，它几乎没有惯性。

一只真空玻璃瓶

显像管是一只抽成高真空的玻璃瓶。前面是厚厚的屏面玻璃，后面是漏斗形的锥体，再往后是细长的管颈，电子枪就装在管颈的尽头。管颈和锥体相接处套着偏转线圈。屏面内侧涂着荧光粉，荧光粉后面不远处悬着一张薄钢板，叫荫罩。

这只管子的屏面约 0.19 平方米，大气压在上面压出将近两吨的力。所以屏面玻璃做得很厚，边上还箍着一圈张紧的钢带（防爆带），让玻璃始终受压。锥体内外都涂着石墨（导电的黑色涂层），里面那层连着高压阳极。

造一束电子

电子枪的最里面是阴极：一个小镍套筒，表面涂着钡、锶的氧化物，里面的灯丝通 6.3 伏电压（约 0.7 安），把它烧到发出暗橙色的光，电子就从表面逸出来。

阴极前面是一串带小孔的电极。第一栅极比阴极低几十到一百多伏，控制有多少电子能通过，画面信号就加在这里（或阴极上），于是每一点的亮度跟着信号变。第二栅极有几百伏，把电子拉过去；聚焦极有四五千伏，它和最后的阳极之间的电场像一枚透镜，把电子束会聚成屏幕上很小的光点。

阳极电压约 2.5 万伏，电子出枪时已经达到光速的三成左右。彩色管有三支枪，各管一种颜色；这一只的三支枪排成一行，相距只有几毫米。

用磁场转向

偏转线圈套在管颈和锥体相接处。线圈里有电流，管颈里就有磁场；电子穿过磁场时被横向推一下，整束电子就拐弯。电流越大，拐得越多，方向随电流的方向。

里层上下两只马鞍形线圈管水平方向，外层绕在铁氧体环上的线圈管垂直方向。水平线圈里是锯齿形的电流：52 微秒里匀速变大，光点从左匀速扫到右；然后在约 12 微秒里猛地反向，光点飞回左边，这段时间电子束是关掉的。垂直线圈的电流也是锯齿，每秒 50 次，把一行行往下推。

这只管子能把电子束偏到 110° 的张角，所以管子可以做得比较短。示波管用电极板偏转，电压高、角度大时就不够用了。

一行一行

PAL 制一帧 625 行，分两场画：第一场画第 1、3、5……行，第二场画它们之间的行。每秒 50 场，屏幕每 1/50 秒从上到下刷一遍，一幅完整的画面却是 1/25 秒。这叫隔行扫描：不增加信号的带宽，闪烁却少得多。

每行 64 微秒，其中 52 微秒是画面，其余 12 微秒给回扫和同步信号；每场也有 25 行留给垂直回扫，所以看得见的大约是 575 行。美国和日本的 NTSC 制是 525 行、每秒 59.94 场。

光点在屏幕上横扫的速度，在一台 22 英寸的电视上约每秒 9 公里。

三支枪，一张荫罩

彩色屏幕上涂着三种荧光粉：红、绿、蓝，排成细细的竖条，一组三条约 0.8 毫米宽。远看，三种光混成各种颜色。

难的是让红枪只打红条。办法是荫罩：屏幕后面不远处，一张很薄的钢板上冲出几十万个小槽。三束电子从略微不同的方向穿过同一个槽，各自只能落到自己颜色的那一条上，另两条正好在它的影子里。电子大约八成打在荫罩上，只有两成穿过去；荫罩因此发热、膨胀，后来不少管子改用热膨胀很小的因瓦合金。

最早量产的彩色管（RCA，1954 年）是三支枪排成三角形、荧光粉是圆点，1956 年的 21 英寸管荫罩上有 35.7 万个孔；七十年代起直列枪加条形荧光粉成了主流，偏转线圈的磁场经过专门设计，三束电子在整个屏幕上自己会聚。地磁场或者一块靠近的磁铁会让电子落偏，颜色就乱了；所以电视机每次开机，都让锥体上的消磁线圈通一阵渐弱的交流电，把荫罩上的剩磁去掉。

三束电子从略微不同的方向穿过同一个槽，各自落在自己颜色的荧光条上

余辉

荧光粉被打中后，光很快就灭：蓝和绿在几十微秒里暗到一成，红的硫氧化钇要约一毫秒。所以任何一刻，屏幕上大部分是暗的，亮的只是光点刚走过的一窄条。快门很短的照相机拍电视，拍到的就是这一条。

人眼把几十毫秒里的光加在一起，又跟不上每秒五六十次以上的明暗变化，于是看到的是一幅稳定的画面。大面积的亮画面在视野边缘看，50 赫兹仍然会觉得闪，九十年代初因此有了每秒 100 场的电视。

两万五千伏

阳极要约 2.5 万伏，它来自行输出变压器（回扫变压器）。每一行结束时，水平线圈的电流要在约 12 微秒里反向，这一下突变在变压器里感应出很高的脉冲电压，次级再把它升高，经二极管整流，就是高压。电视机的高压是靠每一行的回扫一点点攒出来的。

高压线接到锥体上的阳极帽。锥体内外两层石墨涂层和中间的玻璃组成一只约两千皮法的电容，关机后仍可能存着电，修电视要先放电。电子以 2.5 万伏打在屏上会产生软 X 射线，所以屏面玻璃里加了钡和锶，锥体用含铅玻璃，美国从 1970 年起规定电视机外 5 厘米处每小时不超过 0.5 毫伦。

拆开来看

前面是面框和控制面板：频道预选键、音量和亮度旋钮、电源开关，右上是扬声器。后面是带散热孔的后盖。机壳里最大的是显像管：屏面、荫罩、锥体、管颈，外面套着消磁线圈和防爆带。

管颈上从前往后是偏转线圈、会聚和色纯磁环、管座板（上面是三路视频输出），电子枪在管颈里面。底下的机芯板上有调谐器、行输出变压器和它的散热片，以及大大小小的电容和集成电路。

它改变了什么

显像管把画面变成了一个随时间变化的电信号：从上到下、从左到右，一行接一行。照相机里的摄像管照这个顺序读，发射机照这个顺序送，电视机照这个顺序画。直到今天，视频文件和显示器的数据仍然按行从上到下传送；每秒 50 或 60 场、隔行扫描（1080i）、行与场之间的消隐时间，都是从这里留下来的。

显像管越做越大，也越来越深、越来越重。液晶屏幕又薄又轻：2007 年第四季度，全球液晶电视的销量第一次超过显像管电视。索尼 2008 年停产特丽珑，松下 2009 年宣布退出。留下的显像管每只含一两公斤铅（大多在锥体和管颈的玻璃里），回收至今是个难题。