Tube cathodique 1793608 31789813 2008-07-22T13:12:58Z Tibo217 417067 Annulation des modifications 31789783 par [[Special:Contributions/93.196.243.41|93.196.243.41]] ([[User talk:93.196.243.41|Discuter]]) {{à sourcer|date=date inconnue}} Le '''tube cathodique''' (CRT ou ''Cathode Ray Tube'' en [[anglais]]), fut inventé par [[Karl Ferdinand Braun]]. Le dispositif est constitué d'un filament chauffé, de [[cathode]]s et d'[[anode]]s en forme de lentilles trouées qui soumises à une différence de potentiel (tension) créent un champ électrique accélérant les électrons. Ces derniers viennent frapper un des bords plats, l'écran, sur lequel on a déposé une couche [[fluorescence|fluorescente]] réagissant au choc des [[électron]]s en créant un point lumineux. Ce composant etait un dispositif d'affichage utilisé dans la plupart des [[moniteur informatique|écrans d'ordinateurs]], [[télévision]]s et [[oscilloscope]]s. Le tube cathodique fut développé par les travaux de [[Philo Farnsworth]] et fut moins utilisé dans les télévisions à partir des [[années 2000]] car remplacé progressivement par les [[Écran à plasma|écrans plasmas]] et les [[Écran à cristaux liquides|écrans LCD]]. [[Image:Tube cathodique dos.png|thumb|150px|Tube cathodique]] [[Image:Tube cathodique face.png|thumb|150px|Tube cathodique autre vue]] == Origines == La première version du tube cathodique fut une [[diode à vide|diode]] à [[cathode froide]], en fait une modification du [[Tube à rayons X|tube]] de [[William Crookes|Crookes]] avec une couche de [[phosphore]] sur la face, ce tube est parfois appelé tube Braun. La première version utilisant une cathode chaude fut développée par J. B. Johnson et H. W. Weinhart de la société Western Electric. Ce produit fut commercialisé en [[1922]]. == Fonctionnement == Les rayons cathodiques sont des flux d'[[électron]]s à haute vitesse provenant de la [[cathode]] du tube, cette vitesse importante est due à la haute [[Tension électrique|tension]] de l'[[anode]]. Dans un tube cathodique, les électrons sont focalisés, soit magnétiquement par une [[bobine (électricité)|bobine]] ou bien électrostatiquement par une grille de manière à obtenir un mince rayon, la densité du rayon peut éventuellement être contrôlée par une grille comme c'est le cas dans les tubes TV, l'ensemble du dispositif est appelé « [[canon à électrons]] ». Le rayon qui sort du canon à électron est ensuite dévié, soit magnétiquement par des bobines(comme dans un tube TV), soit électrostatiquement par des électrodes de déflections (dans la plupart des oscilloscopes). Ce rayon arrive ensuite sur l'anode recouverte d'une matière phosphorescente, souvent à base de [[terres rares]]. Quand les [[électron]]s frappent cette surface, de la [[lumière]] est émise, c'est le « spot ». === L'affichage à balayage === [[Image:CRT color.png|thumb|250px|Tube à balayage couleur<br /> <small>1 : canons à électrons<br /> 2 : faisceaux d'[[électron]]s<br /> 3 : masque pour séparer les rayons rouge, bleu et vert de l'image affichée<br /> 4 : couche phosphorescente avec des zones réceptrices pour chaque couleur<br /> 5 : gros plan sur la face intérieure de l'écran recouverte de [[phosphore]]</small>]] Dans le cas des [[télévision]]s et des [[Moniteur d'ordinateur|écrans d'ordinateurs]] modernes, toute la face du tube est scannée selon un parcours bien défini, et l'image est créée en faisant varier l'intensité du flux d'[[électron]]s (le faisceau), et donc l'intensité lumineuse du spot, au long de son parcours. Le flux dans toutes les TV modernes est dévié par un champ magnétique appliqué sur le col du tube par un « joug magnétique » (''magnetic yoke'' en anglais), qui est composé de [[bobine (électricité)|bobines]] (souvent deux) enroulées sur du [[ferrite]] et contrôlées par un circuit électronique. C'est un balayage par déflection magnétique.<br />Au cours du balayage le spot parcourt de gauche à droite des lignes qui se succèdent de haut en bas (comme les lignes d'un livre), le retour à la ligne suivante et en début de page se fait spot éteint. ==== L'entrelacement ==== La télévision est issue du cinéma et affiche 25 images par seconde en Europe (30 images par seconde pour l'Amérique et le Japon) ce qui est proche des 24 des films projetés en salle. Mais contrairement au cinéma qui projette une image entière à chaque fois le tube cathodique ne montre qu'un point lumineux à déplacement rapide, le spot, ce qui est trop peu pour l'œil. Pour éviter une perception de clignotement les 625 lignes (en Europe) de l'image de télévision classique sont balayées en deux temps: d'abord les lignes impaires puis les lignes paires, de cette façon on obtient artificiellement 50 images (60 en Amérique et Japon) par seconde et l'œil ne perçoit plus de clignotement.<br />Dans le cas des moniteurs informatiques dont l'affichage des images se fait à une fréquence plus élevée (60 à 120 par secondes) l'entrelacement n'est plus nécessaire. === L'affichage vectoriel === [[Image:CRT oscilloscope.png|thumb|250px|Tube d'oscilloscope<br /> <small>1 : électrodes déviant le faisceau<br /> 2 : [[canon à électrons]]<br /> 3 : faisceaux d'[[électron]]s<br /> 4 : bobine pour faire converger le faisceau<br /> 5 : face intérieur de l'écran recouverte de [[phosphore]]</small>]] Dans le cas d'un [[oscilloscope]], l'intensité du faisceau est maintenue constant, et l'image est dessinée par le chemin que parcourt le faisceau. Normalement, la déflection horizontale est proportionnelle au temps, et la déflection verticale est proportionnelle au signal. Les tubes pour ce genre d'utilisation sont longs et étroits, de plus la déflection est assurée par l'application d'un champ électrostatique dans le tube à l'aide de plaques (de déflection) situées au col du tube. Ce type de déflection est plus rapide qu'une déflection magnétique, car dans le cas d'une déflection magnétique, l'inductance de la bobine empêche les variations rapides du champ magnétique (car elle empêche la variation rapide du courant qui crée le champ magnétique). ==== Affichage vectoriel des ordinateurs ==== Les premiers écrans graphiques pour [[ordinateur]]s utilisaient des tubes à commande vectorielle semblables à ceux des oscilloscopes. Ici le faisceau traçait des lignes entre des points arbitraires, en répétant cela le plus vite possible. Les moniteurs vectoriels furent utilisés pour la plupart dans les écrans d'ordinateur de la fin des années 1970. L'affichage vectoriel pour ordinateur ne souffre pas de [[crènelage]] et de pixelisation, mais est limité, car il peut seulement afficher les contours des formes, et une faible quantité de texte, de préférence gros (car la vitesse d'affichage est inversement proportionnelle au nombre de vecteurs à dessiner, « remplir » une zone en utilisant plein de vecteurs est impossible tout comme l'écriture d'une grande quantité de texte). Certains écrans vectoriels sont capables d'afficher plusieurs [[couleur]]s, souvent en utilisant deux ou trois couches de [[phosphore]]. Dans ces écrans, en contrôlant la vitesse du faisceau d'[[électron]]s, on contrôle la couche atteinte et donc la couleur affichée qui le plus souvent était soit le [[vert]], l'[[orange (couleur)|orange]] ou le [[rouge (couleur)|rouge]]. D'autres écrans graphiques utilisaient des tubes de stockage (storage tube). Ces tubes cathodiques stockaient les images et ne nécessitaient pas de rafraîchissement périodique... == Écrans couleurs == === Principe === Chaque point lumineux ([[pixel]]) d'un écran couleur est constitué de trois matières, autrefois trois disques disposés en triangle équilatéral, aujourd'hui trois rectangles juxtaposés horizontalement, la face du tube est donc recouverte de triples points minuscules. Chacune de ces matières produit une couleur si elle est soumise à un flux d'[[électron]]s, les couleurs sont les suivantes&nbsp;: le rouge, le vert et le bleu. Il y a trois [[canon à électrons|canons à électrons]], un par couleur, et chaque canon ne peut allumer que les points d'une couleur, un masque (plaque métallique percée de trous: un par [[pixel]]) est disposé dans le tube juste avant la face pour éviter qu'un canon ne déborde sur l'autre. === Protections === Le [[verre]] utilisé pour la face du tube, permet le passage de la lumière produite par le phosphore vers l'extérieur, mais dans tous les modèles modernes il bloque les [[rayons X]] générés par l'impact du flux d'électrons à haute énergie ([[Bremsstrahlung]]). C'est pour cette raison que le verre de la face est chargé en [[plomb]] (c'est donc du [[verre]] [[cristal]]). C'est grâce à cela et aux autres blindages internes, que les tubes peuvent satisfaire les normes de sécurité de plus en plus sévères en matière de rayonnement. === Rendu des couleurs === Les tubes cathodiques ont une caractéristique intensité du flux d'électrons, intensité lumineuse qui n'est pas linéaire, on appelle cela le [[gamma]]. Pour les premières télévisions, le gamma de l'écran fut un avantage, car en compressant le signal (un peu à la manière d'une pédale de compression pour guitare) le contraste est augmenté (note: on ne parle pas de compression numérique, mais de compression d'un signal, qui peut être définie par une augmentation de ce qui a un niveau faible et une réduction de ce qui est plus élevé). Les tubes modernes ont toujours un gamma (plus faible), mais ce gamma peut être corrigé, de manière à obtenir une réponse linéaire, permettant de voir l'image sous ses vraies couleurs, ce qui est très important dans l'[[imprimerie]] entre autres. === Électricité statique === Certains écrans ou télévisions utilisant des tubes cathodiques peuvent accumuler de l'électricité statique, inoffensive, sur la face du tube ce qui peut entraîner l'accumulation de poussières réduisant la qualité de l'image, un nettoyage est donc nécessaire (avec un chiffon sec ou un produit adapté car certains produits peuvent abîmer la couche antireflet si elle existe). == Autres technologies == Les tubes cathodiques ont des chances de devenir obsolètes car peu à peu les écrans à plasma et [[Écran à cristaux liquides|les écrans à cristaux liquides]] remplacent les écrans à tube cathodique. Ces nouveaux types d'écrans ont pour avantages un encombrement réduit et les écran à cristaux liquides bénéficient en plus d'une consommation plus faible. De plus leur prix devient de plus en plus proche de celui des écrans à tubes. Leur rendu des couleurs dépend fortement des constructeurs mais les résultats sont parfois meilleurs que ceux des écrans cathodiques<ref>section écrans sur hardware.fr, [http://www.hardware.fr/html/cat/22/ dossier écrans sur hardware.fr]</ref>. Le temps de latence de plus en plus faible permet (pour certains modèles en dessous de 2 ms), d'utiliser des jeux d'action tels que les [[jeux de tir subjectifs]], sans avoir à subir des traînées d'affichage lors de mouvements rapides. Ces traînées étaient jusqu'à présent un frein important pour une utilisation dans les écrans d'ordinateurs grand public. == Applications == * Les anciens téléviseurs et écrans d'ordinateur (jusqu'au milieu des années 2000) * Les [[oscilloscope]]s * Les [[radar]]s * ... == Voir aussi == * [[Trinitron]] {{Portail|électricité et électronique}} [[Catégorie:Tube électronique]] [[Catégorie:Technique de la télévision]] [[Catégorie:Technologie d'affichage]] [[bs:Katodni monitor]] [[ca:Tub de raigs catòdics]] [[cs:Katodová trubice]] [[da:Billedrør]] [[de:Kathodenstrahlröhre]] [[en:Cathode ray tube]] [[es:Tubo de rayos catódicos]] [[he:שפופרת קרן קתודית]] [[hr:CRT zaslon]] [[hu:Katódsugárcső]] [[id:Tabung sinar katoda]] [[it:Tubo catodico]] [[ja:ブラウン管]] [[ko:음극선관]] [[lt:CRT monitorius]] [[lv:Kineskops]] [[ms:Tiub sinar katod]] [[nl:Kathodestraalbuis]] [[no:Bilderør]] [[pl:CRT]] [[pt:Tubo de raios catódicos]] [[ru:Электронно-лучевая трубка]] [[simple:Cathode ray tube]] [[sl:Katodna cev]] [[sv:Katodstrålerör]] [[uk:Електронно-променева трубка]] [[zh:阴极射线管]]