Tubos de raios catódicos realizam uma função, o que os torna únicos como transistores: convertem um sinal eletrônico de entrada em um fluxo de elétrons projetado para criar uma imagem reagindo com uma substância na tela. Tubos de raios catódicos podem exibir informações matemáticas, como o gráfico de um monitor de frequência cardíaca, ou podem ser usados em um monitor para transmitir uma imagem gravada. Como tecnologia de imagem, tubos de raios catódicos são mais antigos mas ainda muito custo-efetivos.
O tubo de raios catódicos recebe um sinal eletrônico de uma fonte de energia que faz o cátodo (eletrodo negativo) liberar um conjunto de elétrons correspondentes a este sinal, que viajam em direção ao ânodo (eletrodo positivo). Esses elétrons viajam ao ânodo no vácuo, criado pelo encapsulamento do tubo de imagem, e atingem listras de fósforo que exibem uma cor de acordo com o sinal de elétrons. Este sinal deve ser constantemente atualizado, mesmo se a cor não mudar, pois o fósforo brilha por menos de um segundo.
A imagem maior é criada através de um processo chamado deflexão. O feixe de elétrons disparado pelo cátodo varre horizontalmente a tela para criar a imagem contínua visível em um monitor CRT.
Tubos de raios catódicos (CRTs) foram aplicados em numerosos equipamentos de imagem por sua capacidade de produzir imagem. CRTs foram usados por muito tempo em televisores e monitores de computador. Além de aplicações variadas na ampla categoria de monitores, tubos de raios catódicos também são utilizados em osciloscópios, equipamento de laboratório que usa deflexão de elétrons para medir tensão em diferentes frequências.
Comparados a outras tecnologias de imagem, como display de cristal líquido (LCD) ou plasma, CRTs são muito menos caros, têm tempos de resposta mais rápidos a sinais eletrônicos e produzem cores mais precisas. No entanto, à medida que plasma e LCD se tornam mais difundidos, o custo de produzir monitores LCD ou plasma é muito reduzido. Monitores de tubo de raios catódicos também são propensos a produzir imagens mais desfocadas ou distorções geométricas.
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