▶ 전기장내의 전자운동
▶ 자기장내의 전자운동
▶ 전자 빔
▶ 브라운관
▶ 연습 문제

정전 편향형 브라운관 ◁
전자 편향형 브라운관 ◁

전기장이나 자기장이 전자류를 가속시켜 편향시키는 작용이나, 전자 빔의 형광 작용을 이용해서 변화하는 물리 현상을 형광면에 도형으로 나타나도록 만들어진 전자관을 브라운관(Braun tube) 또는 음극선관 (cathode-ray tube) 이라 한다. 브라운관에는 정전 편향을 이용한 관측용과 전자 편향을 이용한 수상용 등이 있다.

그림 1-25는 정전 편향형 브라운관의 원리와 구조를 나타낸 것으로서, 전자총, 편향판 및 형광막의 주요 세 부분으로 구성되어 있다.

그림 1-25  정전 편향형 브라운관

■ 전자총
전자총은 히터 H, 음극 K, 제어 그리드 G, 제1 양극 A₁ 및 제 2 양극 A₂로 되어 있고, 음극 K에서 방출된 전자류를 제어 그리드 G의 전위를 변화시킴에 따라 제어하면 화면의 밝기, 즉 휘도 (brightness) 를 조절할 수 있으며, 양극 A₁, A₂로 전자류를 가속함과 동시에 이들로 구성된 전자 렌즈로 전자류를 집속 (focusing) 시켜서 전자 빔으로 만들면 형광막 위에 작은 휘점이 되어서 초점 (focus) 이 맺게 된다. 보통, 제 1 양극 A₁의 전위는 수백 [V], 제 2 양극 A₂에는 수천 (1000∼5000) [V]를 가해서 사용한다.

■ 편향판
편향판은 서로 직각으로 놓인 2 쌍의 전극에 의해 전자 빔을 수평 방향과 수직 방향으로 편향시키는 작용을 한다. 그림 1-25의 Dv는 수직 편향판, D_H는 수평 평향판을 나타낸 것이다. D_V는 전자총에 가까운 위치에 놓여져 있으므로, 수평 방향의 것보다 편향 감도가 높다. 또, 편향판에서 이들 극판 사이를 전자 빔이 통과하 때에 통과 전자류를 억제하는 일이 없도록 처음부터 편향판에 제 2 양극 A₂와 같은 전위의 전압을 가하고 있다.

■ 형광막
형광막에는 전자 빔이 충돌했을 때에 발광을 하는 형광 물질이 도포되어 있다.

정전 편향형 브라운관은 주파수 특성이 좋으나, 텔레비전과 같은 넓은 각도의 편향을 요하는 대형 브라운관에는 초점이 밀리거나 편향 감도가 불량해지므로, 이 결점을 보강하기 위하여 전자 편향형 브라운관을 쓰고 있다. 그림 1-26은 그 편향 작용의 원리를 나타낸 것이다. 즉, 전자 빔은 수직, 수평 방향에 배치된 2조의 일에 의한 전자력 (플레밍의 왼손법칙에 의한 힘)을 받아서 편향된다. 또, 그림 1-27은 전자 편향형 브라운관의 구조의 원리를 나타낸 것인데, 전자 빔의 주행을 돕기 위해 형광막의 뒤축에 알루미늄의 박막을 붙여 양극에 접속하고 있다. 이것을 메탈 백 (metal back) 이라고 한다.

그림 1-26  전자 편향

그림 1-27  전자 편향형 브라운관의 구조와 원리

■ 전자총
넓은 관면에 밝은 상이 맺어지도록 하기 위하여 전자 빔의 가속 전압을 매우 높게 하고 있다. 이 때, 대부분의 가속 전자는 메탈 백을 통과해서 형광면에 도달하여 발광과 동시에 2차 전자를 방출하나, 이것은 메탈 백에 흡수되므로 형광면의 전위 강하를 방지할 수 있다. 또 과내 잔류 가스의 전리에 의해 생긴 질량이 큰 음이온은 조금밖에 편향을 받지 않으므로, 형광면의 중앙부에 집중되나 역시 메탈 백에 흡수되므로, 형광막을 태우는 이른바 이온 태우기를 방지할 수 있다.

■ 편향부
전자 편향형의 브라운관은 그림 1-27에 나탄낸 위치에 편향 코일을 놓고, 이것에 전류를 흘려서 관 내에 자기장을 만들고 전자 빔을 편향시킨다. 전자 빔에 편향되는 감도는 70°,90°, 110°등이 있으나, 현재는 90°이상의 것이 쓰이고 있다.

■ 형광막
형광막에의 재료로서 텔레비전용으로는 발광이 청록색인 황화아연 (ZnS) 과 황화카드뮴아연 (ZnCdS) 의 혼합물, 또는 황화아연과 황색의 규산베륨아연 [(ZnBe)₂SiO₄] 의 혼합물을 사용해서 백색의 발광을 얻고 있다. 레이더용의 브라운관에서는 잔광 시간이 긴 형광 재료가 쓰인다. 또, 형광막에 붙여진 메탈 백은 그림 1-28의 (b)와 같이 발광과 더붙어 안쪽으로 발산하는 빛을 전면에 반사시키는 작용이 있으므로, 이 때문에 휘도와 콘트라스트 (contrast,명암의 비례) 는 30[%] 가까이 향상된다.

그림 1-29  메 탈 백