tabung sinar katoda crt

Tabung sinar kaloda merupakan salahs satu contoh piranti display yang termasuk tipe cathodoluminescensi, dengan eksitasi lektron dalam atom terjadi karena photon yang terjadi sama dengan proses dalam tipe photoluminescensi, walaupun dengan proses eksitasi yang berbeda. Ketika barkas electron yang mempunyai energy yang cukup (energy yang lebih besar dari 1 keV) mengenai benda padat maka sebagai besar berkas electron terserap oleh atom dan sebagian yang lain akan terhambur balik (10%). Berkas electron yang mengenai benda padat akan menyebabkan emisi radiasi dari benda padat tersebut.

Pada tabung sinar katoda (CRT), berkas electron yang digunakan untuk mengemisi radiasi benda padat (layar) dihasilkan oleh “electron gun”. Dalam electron gun, pelepasan electron dilakukan dengan emisi termionik, yaitu pemberian panas dengan cara mengaliri elemen elektron gun dengan arus listrik. Elektron gun yang ada difungsikan sebagai katoda (biasanya terbuat dari oksida barium dan strontium) dan dilengkapi dengan kisi-kisi untuk mengontrol aliran berkas elektron yang keluar. Berkas elektron dari elektron gun untuk dapat mencapai layar phosphor dibantu dengan pemberian beda potensial yang cukup tinggi (20 kV). Elektron-elektron dari katoda supaya dapat menumbuk seluruh permukaan layar, maka pada CRT dilengkapi dengan keeping depleksi arah x dan y seperti ditunjukkan pada gambar 5.4 untuk mengatur posisi dan kedudukan berkas elektron pada layar CRT. Berkas elektron menyapu seluruh permukaan layar berupa sederetan garis harisontal dengan arah gerak dari bagian kiri ke bagian kanan layar.

Pada aplikasi CRT sebagai display video (televisi) berkas elektron yang menyapu seluruh permukaan layar berupa sederetan gari horizontal sejumlah 625 garis untuk standar eropa atau 525 garis untuk standar Amerika. Garis sejumlah itu digunakan untuk menunjukkan satu gambar penuh, sehingga untuk menghindari kesan gambar yang terputus atau diam dilakukan “pembuatan” gambar dengan frekuensi lebih besar dari 45 Hz. Artinya dalam satu detik tersaji minimal 45 gambar, sehingga dalam layar dapat ditampilkan suatu citra dari suatu objek yang bergerak. Proses pembuatan satu gambar penuh dari garis horizontal oleh berkas elektron pada layar CRT, dilakukan dengan membagi satu gambar menjadi dua pola dengan masing-masing waktu pembentukan pola adalah setengah dari waktu yang dibutuhkan untuk membuat satu gambar penuh. Pola pertama dilakukan membentuk gambar dengan menyapu garis horizontal urutan gajil, yakni garis horizontal ke-1, 3, 5, 7 dan seterusnya, dan dilanjutkan pola kedua untuk melengkapi gambar dengan menyapu garis horizontal urutan genap yaitu ke-2, 4, 6, 8 dan seterusnya.

Elektron yang bergerak cepat dari “elektron gun” menuju layar menimbulkan emisi radiasi pada layar yang terjadi secara cathodoluminescensi. Layar tersebut dari lapisan tipis (~ 5mm) butiran phosphor yang dilindungi dengan lapisan tipis aluminium (~ 10,15mm) yang dilapiskan pada bagian layar yang tertembaki oleh elektron. Lapisan aluminium ini difungsikan untuk memerikan muatan-muatan lebih pada phosphor (bahan phosphor umumnya mempunyai kondutivitas yang rendah) dan untuk mereleksikan radiasi yang dihasilkan oleh partikel phosphor yang mengarah ke belakang sehingga dapat memecahkan radiasi ke depan. Ketebalan lapisan aluminium dan butiran phosphor ini sangat mempengaruhi kualitas gambar yang dihasilkan oleh display CRT, bila lapisan aluminium terlalu tebal maka sebagian energy berkas elektron akan terserap oleh lapisan aluminium sehingga mengurangi jumlah elektron yang dapat mengenai butiran phosphor dan akibatnya hanya sedikit emisi radiasi yang dipancarkan oleh layar. Sendangkan bila terlalu tipis akan berpengaruh terhadap reflekstansi lapisan aluminium sehingga radiasi yang menjalar ke bagian belakang tidak terarahkan ke bagian depan CRT dengan baik. Tetapi untuk lapisan phosphor yang terlalu tebal akan menghamburkan dan mengabsopsi radiasi yang telah terbentuk sehingga mengurangi intensitas cahaya yang diemisikan. Tebal lapisan phosphor yang terlalu tipis akan mengakibatkan ketidak sempurnaan citra yang dihasilkan oleh layar. Penampang melintang layar CRT ditunjukkan gambar 5.5. berkas elektron yang mengenai partikel phosphor mengakibatkan timbulnya emisi radiasi yang memancar kesegala arah dan radiasi yang terpancar ke bagian belakang akan dipantulkan oleh lapisan tipis aluminium sehingga dapat memancar ke depan.

Pada gambar 2.5 citra yang ditampilkan dilayar CRT masih berupa citra hitam-putih. Display berwarna pada CRT dapat dibentuk dengan menggunakan prinsip “shadrowmask” seperti ditunjukkan gambar 5.6. pembedaan kedua tipe display CRT (hitam-putih dan berwarna) terutama hanya pada layar CRT.

Contoh piranti display yang didasarkan pada pemanfaatan sinar katoda (CRT) antara lain tabung layar TV, layar osiloskop, layar computer, layar display pada instrument industry.