La tecnología de los tubos de rayos catódicos (CRT) permite visualizar imágenes mediante un haz de electrones dirigido a una pantalla recubierta de fósforo y plomo. El fósforo reproduce la imagen al ser impactado por los electrones, mientras que el plomo protege al usuario de las radiaciones. Los CRT consisten en un tubo vacío con un emisor de electrones en un extremo y una pantalla en el otro, donde imanes guían los electrones hacia puntos específicos para formar la imagen punto a punto.

1. TELEVISOR DE TUBO DE RAYOS CATÓDICOS
(CRT, del inglés Cathode Ray Tube) es una tecnología que permite visualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos constante dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fósforo y plomo.
En 1875 El sistema mecánico fue pronto desplazado por el uso del CRT (tubo de rayos catódicos) (CRT del inglés Cathode Ray Tube) que es una tecnología desarrollada por el químico inglés William Crookes en 1875 y mejorada por Ferdinand Braun, un científico Alemán, en 1897 que permite visualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos constante dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fósforo y plomo. El fósforo permite reproducir la imagen proveniente del haz de luz, mientras que el plomo bloquea los rayos X para proteger al usuario de sus radiaciones. Se emplea principalmente en monitores, televisores y osciloscopios como elemento generador de imágenes, que permitía alcanzar mejores resoluciones y velocidades de exploración. Además al no tener elementos mecánicos, el tiempo de vida era mucho mayor. La primera versión del tubo catódico fue un diodo de cátodo frío, en realidad una modificación del tubo de Crookes con una capa de fósforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric.
Esta tecnología consiste en un tubo vacío con un extremo estrecho y un extremo ancho. En el estrecho hay un emisor de electrones. Una serie de imanes electromagnéticos guían estos electrones hacia puntos específicos en el extremo ancho del tubo, extremo en el que se sitúa la pantalla que los espectadores miran. La superficie interna de la pantalla está cubierta por sustancias fosforescentes que se iluminan cuándo le chocan los electrones que llegan del otro extremo. Junto a las sustancias fosforescentes también hay plomo para bloquear los rayos X y proteger al usuario de sus efectos. Antes de empezar a hablar de los televisores blanco y negro, no es mala idea recordar las pantallas de fósforo y como funcionan. El fósforo es un material que cuando es expuesto a la radiación, emite una luz visible.
La radiación puede ser luz ultravioleta o un flujo de electrones. Cualquier color fluorescente es realmente un fósforo (los colores fluorescentes absorben la invisible luz violeta y emite la luz visible como un color característico).

2. En un CRT, el fósforo cubre el interior de la pantalla. Cuando el flujo de electrones golpea el fósforo, hace que la pantalla brille. En una pantalla en blanco y negro, hay una partícula de fósforo que brilla en color blanco cuando es alcanzada. En un televisor de color hay tres fósforos configurados como puntos o rayas que emiten luz roja verde o azul. Hay también tres flujos de electrones para iluminar los tres colores juntos. Hay miles de diferentes fósforos que han sido creados y formulados. Se caracterizan por su color de emisión y la cantidad de tiempo que dura la emisión después de que son activados.
En una TV en blanco y negro, La pantalla está cubierta de fósforo blanco y el flujo de electrones “pinta” una imagen en la pantalla moviendo el flujo de electrones por todo el fósforo, línea por línea. Para “pintar” toda la pantalla, los circuitos electrónicos dentro del televisor usan las bobinas magnéticas para mover el flujo de electrones en un modo de barrido de forma cruzada y hacia abajo. El flujo pinta una línea por la pantalla de izquierda a derecha. Entonces rápidamente vuelve al lado izquierdo, se mueve ligeramente hacia abajo y pinta otra línea horizontal. En la imagen podemos ver como se realiza este barrido:
En la figura, las líneas azules representan las líneas que el flujo de electrones está pintando en la pantalla de izquierda a derecha, mientras que las líneas rojas representan el flujo moviéndose de forma rápida a la izquierda. Cuando el flujo llega al lado derecha del fondo de la pantalla, debe volver a la esquina superior izquierda, como representa la línea negra de la figura. Cuando el flujo está “pintando” está encendido, y cuando vuelve atrás está apagado para que no deje un rastro en la pantalla.
El término trazado horizontal se usa para referirse al flujo volviendo atrás a la izquierda al final de cada línea, mientras que el término trazado vertical se refiera al movimiento del fondo de pantalla a la parte superior. Según se va pintando de izquierda a derecha, la intensidad del flujo cambia para crear diferentes sombras de negros, grises y blancos por toda la pantalla. Porque las líneas están colocadas muy juntas, tu cerebro las integra en una sola imagen. La pantalla de una televisión normal tiene unas 480 líneas visibles de arriba abajo.
Existen diferentes tipos de sustancias fosforescentes y cada una produce un color distinto. En los televisores a color sólo se utilizan los tres colores básicos: rojo, verde y azul. Con la combinación de estos colores se puede obtener toda la gama que el humano puede ver. Los iones que viajan desde el emisor hacia la pantalla son filtrados y dirigidos hacia los puntos exactos que se necesitan para formar una determinada imagen.
Los tubos de rayos catódicos hacen que los televisores sean pesados debido a la gran cantidad de cristal que tienen. Utilizados en televisores de gran pantalla los tubos de rayos catódicos con relativamente ineficientes. Con el desarrollo de nuevas tecnologías fue posible fabricar televisores más ligeros, más delgados y con imágenes de mayor resolución.

3. Dentro de este tipo de televisión hay un aparato llamado tubo de rayos catódicos (abreviaremos como CRT), es una bombilla de cristal al vacío cuyo funcionamiento vamos a tratar de explicar sencillamente. El CRT está compuesto por diferentes partes tal y como podemos ver en la figura superior.

4. 1 Cañones de electrones Los electrones Son partículas con carga negativa que son aceleradas en presencia de campos magnéticos y eléctricos. Para enviar un haz de electrones se utiliza un cátodo (una placa con exceso de electrones, carga negativa) y delante de él un ánodo (con carga positiva). El ánodo atrae los electrones y en su centro tiene un agujero por el cual atraviesan los electrones a gran velocidad hacia la parte frontal de la pantalla.
2 Haces de electrones En los televisores se utilizan 3 cañones para generar 3 haces de electrones.
3 Bobinas enfocadoras Los haces de electrones son desviados por los campos magnéticos inducidos por la corriente que pasa por estas bobinas (se encuentran afuera del tubo). Este electroimán hace converger los rayos, los concentra. 4 Bobinas desviadoras Los haces concentrados son expuestos a un nuevo campo magnético, pero esta vez para ser dirigidos a un punto específico de la parte frontal. Para esto se utilizan 4 bobinas distintas, 2 en sentido vertical y 2 en sentido horizontal, la intensidad magnética generada por cada par determina el objetivo final de los haces electrónicos.
6,7,8, Capa fosforescente En ésta zona se produce la imagen, los haces de electrones pasan a través de una superficie agujereada para iluminar una sección muy específica de la capa fosforescente (tiene 3 tipos de sustancias, una para cada color primario). Los electrones al impactar estas sustancias las excitan, haciéndolas liberar su energía en forma de fotones, las partículas de luz que percibimos. Cada celda de 3 colores se llama píxel y su color final se produce al mezclarse distintas intensidades de los colores primarios.

5. Cada haz de partículas ilumina sólo un píxel a la vez! Para formar una imagen completa tiene que iluminar las decenas de miles de píxeles lo suficientemente rápido como para que no notemos el parpadeo. Uno por uno desde la esquina superior derecha hasta la esquina inferior izquierda la bobina deflectora desvía el haz para iluminar todos los pixeles, y dependiendo de su televisor lo hará 60, 80 o 100 veces por segundo (Hercios, Hz).
El primer televisor totalmente electrónico (sin elementos mecánicos para generación de la imagen) con tubo de rayos catódicos fue manufacturado por Telefunken en Alemania en 1934, seguido de otros fabricantes en Francia (1936), Gran Bretaña (1936), y América (1938), vale la pena aclarar que éstos televisores funcionaban con circuitos que albergaban diodos de vacio y válvulas electrónicas, también llamada válvulas termoiónicas, válvulas de vacío, tubos de vacío o bulbos. Ya que los transistores aún no habían sido inventados, es también por esto el abultado tamaño de aquellos aparatos.

6. Es así como por medio de las anteriores imágenes podemos resumir (por así decirlo) la evolución que tuvieron nuestros tan aún apreciados televisores CRT (Cathode Ray Tube) o (Tubo de Rayos Catódicos). En lo personal sigo prefiriendo a éstos “Fieles guerreros” de la tecnología recién pasada…
Información recopilada y editada por: Carlos Alexis Ortíz Colmenares (Técnico en Electrónica)
San Salvador, El Salvador.