ブラウン管

ブラウン管（CRT）は、1つ以上の電子銃を含む真空管であり、電子銃から放出される電子ビームを操作することで、リン光スクリーン上に画像を表示します。^[2]画像は、オシロスコープ上の電気波形、アナログテレビ（TV）上のビデオのフレーム、コンピュータモニタ上のデジタルラスターグラフィックス、またはレーダーターゲットなどの他の現象を表します。テレビのCRTは一般にブラウン管と呼ばれます。CRTはメモリデバイスとしても使用されてきましたが、その場合、画面は観察者に見えるようには設計されていません。陰極線という用語は、電子ビームが最初に発見されたときに、陰極から放出されるものが電子ビームであると理解される前に使用されていました。

CRTテレビやコンピュータモニターでは、ブラウン管の前面全体がラスターと呼ばれる固定パターンで繰り返して体系的にスキャンされる。カラーデバイスでは、ビデオ信号を基準として、加法混色の原色（赤、緑、青）ごとに1本ずつ、計3本の電子ビームの強度を制御することで画像が生成される。 ^{[3]現代のCRTモニターやテレビでは、}偏向ヨークを使用した磁気偏向によってビームが曲げられる。静電偏向はオシロスコープでよく使用されている。^[3]

ブラウン管は重くて壊れやすく、前面から背面まで長いガラス製の容器です。放出された電子がブラウン管の表面に当たる前に空気分子と衝突して散乱するのを防ぐために、内部は真空に近い状態にする必要があります。そのため、内部は大気圧の百万分の一以下に減圧されます。^[4]そのため、ブラウン管を取り扱う際には、ガラスを猛スピードで飛ばすような激しい爆縮の危険があります。ブラウン管の表面は通常、割れにくく、X線放射のほとんどを遮断するために、厚い鉛ガラスまたは特殊なバリウムストロンチウムガラスで作られています。このブラウン管は、ブラウン管テレビやコンピューターモニターの重量のほとんどを占めています。^{[5] [6]}

2010年代初頭以降、CRTはLCD、プラズマディスプレイ、OLEDディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ技術に取って代わられました。これらのディスプレイは製造と運用コストが安く、大幅に軽量化と薄型化を実現しています。フラットパネルディスプレイは非常に大きなサイズで製造できますが、CRTの最大サイズは40～45インチ（100～110 cm）程度でした。^[7]

CRTはタングステンコイル^[8]を電気的に加熱することで機能し、このコイルがCRTの背面にある陰極を加熱して電子を放出し、電極によって変調され集束される。電子は偏向コイルまたはプレートによって誘導され、陽極によって蛍光体でコーティングされたスクリーンに向かって加速され、スクリーンは電子に当たると光を生成する。^{[9] [10] [11]}

陰極線はユリウス・プリュッカーとヨハン・ヴィルヘルム・ヒットルフによって発見された。^[12]ヒットルフは、陰極（負極）から放射される未知の放射線が、光る管の壁に影を落とすことから、放射線が直線的に進んでいることを観察した。1890年、アーサー・シュスターは陰極線が電場によって偏向できることを実証し、ウィリアム・クルックスは陰極線が磁場によって偏向できることを示した。 1897年、JJトムソンは陰極線の質量電荷比の測定に成功し、陰極線が原子よりも小さい負に帯電した粒子、つまり最初の「素粒子」で構成されていることを示しました。この素粒子は、1891年にアイルランドの物理学者ジョージ・ジョンストン・ストーニーによってすでに電子と名付けられていました。CRTの最も初期のバージョンは「ブラウン管」として知られ、1897年にドイツの物理学者フェルディナント・ブラウンによって発明されました。 ^[13]これは冷陰極ダイオードで、蛍光体でコーティングされたスクリーンを備えたクルックス管の改良版でした。ブラウンは、CRTを表示装置として使用することを最初に考案しました。^[14]ブラウン管は20世紀のテレビの基礎となりました。^[15]

1908年、英国王立協会会員のアラン・アーチボルド・キャンベル・スウィントンは科学雑誌ネイチャーに論文を発表し、ブラウン管（ブラウン管ともいう）を送信機と受信機の両方に使うことで「遠距離の電気視覚」が実現できると説明した。^[16]彼は1911年にロンドンで行ったスピーチでその構想を詳しく説明し、タイムズ紙^[17]とレントゲン協会誌^[18]に報告した。^{[ 19]}

熱陰極を使用した最初のブラウン管は、ジョン・バートランド・ジョンソン（ジョンソンノイズという用語の由来となった人物）とウェスタン・エレクトリックのハリー・ウェイナー・ワインハートによって開発され、1922年に商品化されました。^[20]熱陰極の導入により、加速陽極電圧を低く抑え、電子ビーム電流を大きくすることが可能になりました。これは、陽極は熱陰極から放出された電子を加速するだけであり、冷陰極から電子を放出させるために非常に高い電圧をかける必要がなくなったためです。^[21]

1926年、高柳健次郎は40ラインの解像度で画像を受信する機械式ビデオカメラを備えたCRTテレビ受信機を実演しました。^[22] 1927年までに彼は解像度を100ラインに向上させ、1931年まで比類のないものでした。^[23] 1928年までに、彼はCRTディスプレイ上でハーフトーンで人間の顔を送信することに初めて成功しました。^[24]

1927年、フィロ・ファーンズワースはテレビの試作品を製作した。^{[25] [26] [27] [28] [29]}

CRTは1929年に発明家のウラジミール・K・ズヴォルキンによって命名されました。^{[24] : 84}その後彼はRCAに雇われ、1932年にRCAはCRTの用語である「キネスコープ」の商標を取得しました。 1950年にRCAは自主的にこの用語をパブリックドメインに解放しました。 ^[30]

1930年代にアレン・B・デュモントは1,000時間の使用に耐える最初のCRTを製造し 、これがテレビの普及につながった要因の1つとなった。^[31]

ブラウン管を使用した最初の商業用電子テレビは、1934年にドイツのテレフンケン社によって製造されました。 ^{[32] [33]}

1947年に、ブラウン管娯楽機器が開発されました。これは、最も古いインタラクティブ 電子ゲームであり、ブラウン管スクリーンを組み込んだ最初の機器でもありました。^[34]

1949年から1960年代初頭にかけて、円形のCRTから長方形のCRTへの移行がありましたが、最初の長方形のCRTは1938年にテレフンケンによって作られました。^{[35] [21] [36] [37] [38] [39]}円形のCRTが標準であった一方で、ヨーロッパのテレビは画面の一部をブロックして長方形に見えるようにすることが多く、一方アメリカのテレビはCRTの前面全体を露出させたり、CRTの上部と下部のみをブロックしたりすることが多かったです。^{[40] [41]}

1954年、RCAは最初のカラーCRTのいくつか、CT-100に使用された15GP22 CRTを製造しました^[42]。これは、量産された最初のカラーテレビでした。^[43]最初の長方形のカラーCRTも1954年に作られました。^{[44] [45]}しかし、一般に提供された最初の長方形のカラーCRTは1963年に作られました。長方形のカラーCRTを製造するために解決しなければならなかった課題の1つは、CRTの角での収束でした。^{[38] [37]} 1965年に、より明るい希土類蛍光体が、より暗いカドミウムを含む赤と緑の蛍光体に取って代わり始めました。最終的に、青色蛍光体も置き換えられました。^{[46] [47] [48] [49] [50] [51]}

CRTのサイズは、1938年の20インチ^[52]から、 1955年には21インチ^{[53] 、 [54]} 、 1974年には25インチ、1980年には30インチ、1985年には35インチ^[55] 、 1989年には43インチ^[56 ]へと、時間の経過とともに大きくなっていった。しかし、実験的に31インチCRTが作られたのは1938年まで遡る。^[57]

1960年、エイケン管が発明された。これは、単一の電子銃を備えたフラットパネルディスプレイ形式のCRTであった。^{[58] [59]}偏向は静電的および磁気的であったが、特許の問題により、生産されることはなかった。また、航空機のヘッドアップディスプレイとしても構想されていた。 ^[60] 特許問題が解決された頃には、RCAはすでに従来のCRTに多額の投資を行っていた。^[61]

1968 年、ソニー トリニトロンブランドが、アパーチャー グリル技術に基づいたモデル KV-1310 をリリースしました。出力輝度が向上したことで高く評価されました。トリニトロン スクリーンは、独自のトリプル カソード シングル ガン構造により、直立した円筒形をしています。

1987年、ゼニス社はコンピューターモニター用にフラットスクリーンCRTを開発し、反射を減らし、画像のコントラストと明るさを高めました。 ^{[62] [63]}このようなCRTは高価であったため、コンピューターモニターへの使用に限られていました。^{[64]安価で広く入手可能な}フロートガラスを使用してフラットスクリーンCRTを製造する試みがなされました。^[65]

1990年に、HD解像度を備えた最初のCRTであるソニーKW-3600HDが市場に発売されました。これは日本の国立博物館によって「歴史的資料」と見なされています。^{[66] [67]} HD CRTプロジェクションテレビであるソニーKWP-5500HDは1992年に発売されました。^[68]

1990年代半ばには、年間約1億6000万台のCRTが製造されました。^[69]

2000年代半ば、キヤノンとソニーはそれぞれ表面伝導型電子放出ディスプレイと電界放出ディスプレイを発表した。これらはどちらもフラットパネルディスプレイで、電子銃の代わりにサブピクセルあたり1つ（SED）または複数（FED）の電子放出器を備えていた。電子放出器はガラス板上に配置され、電子は陽極電圧を使用して近くの蛍光体付きガラス板に加速された。電子は焦点を絞られておらず、各サブピクセルは基本的にフラッドビームCRTになっていた。LCD技術が大幅に安価になったため、これらのディスプレイは大量生産されることはなく、このようなディスプレイの市場は消滅した。^[70]

最後の大規模ブラウン管製造業者（この場合はリサイクル）^[71]であるビデオコンは2015年に廃業した。^{[72] [73]}ブラウン管テレビの製造も同時期に中止された。^[74]

2012年、サムスンSDIと他の大手企業数社は、テレビブラウン管の価格操作により欧州委員会から罰金を科された。 ^[75] 同様のことが2015年に米国で、2018年にカナダで発生した。^{[76] [77]}

CRTコンピュータモニターの世界販売台数は2000年に9000万台でピークに達し、CRTテレビの販売台数は2005年に1億3000万台でピークに達した。^[78]

1990年代後半から2000年代初頭にかけて、CRTはLCDに置き換えられ始めました。最初は15インチ未満のコンピューターモニターから始まりましたが、これは主にかさばらないという理由によるものでした。^{[79] CRT} の生産を最初に中止したメーカーの中には、2001年の日立がありました。 ^{[81] [82]}続いて2004年に日本のソニーが続きました。 [ ^83] フラットパネルディスプレイは価格が下がり、2000年代にブラウン管を大幅に置き換え始めました。2003年から2004年にはLCDモニターの売上がCRTの売上を上回り始め^{[84] [85] [86]}、2005年には一部の市場でLCDテレビの売上がCRTの売上を上回り始めました。^[87]サムスンSDIは2012年にCRTの生産を中止しました。^[88]

CRTベースのコンピュータモニターとテレビは、何十年もの間ディスプレイ技術の主流であったが、現在では時代遅れとなっている。CRTスクリーンの需要は2000年代後半に落ち込んだ。^[89]サムスンとLGは、CRTをLCDやプラズマと競合できるようにするために、同様のサイズでより高価なLCDに対抗するために、よりスリムで安価なモデルを提供しようと努力したが、^{[90] [91] [92] [93] [94]} 、LCDの価格が下がり、かさばらず、重くなく、壁に取り付けられるという利点が加わると、 CRTは最終的に時代遅れとなり、発展途上市場やビンテージ愛好家向けのものとなった。

一部の業界では、交換に多大な労力、ダウンタイム、コストがかかる、または代替品がないため、依然としてCRTを使用しています。注目すべき例としては航空業界があります。ボーイング747-400やエアバスA320などの飛行機では、グラスコックピットに機械式計器ではなくCRT計器が使用されていました。^[95]ルフトハンザドイツ航空などの航空会社は、ナビゲーションの更新にフロッピーディスクを使用するCRT技術を今でも使用しています。 ^[要出典] 同様の理由で、一部の軍事機器にも使用されています。2022年現在^[update]、少なくとも1社がこれらの市場向けに新しいCRTを製造しています。^[96]

CRT の一般的な消費者の用途は、レトロゲームです。一部のゲームは、CRT ディスプレイ ハードウェアなしではプレイできません。光線銃はCRT のプログレッシブ タイミング特性に依存しているため、CRT でのみ機能します。人々が CRT を使用するもう 1 つの理由は、これらのディスプレイの自然なブレンドです。CRT ディスプレイ用に設計された一部のゲームはこれを活用し、これらのディスプレイでより美しく見えるようにしています。^{[引用が必要]}

CRTの本体は通常、スクリーン/フェースプレート/パネル、コーン/ファンネル、ネックの3つの部分で構成されています。^{[97] [98] [99] [100] [101]}結合されたスクリーン、ファンネル、ネックはバルブまたはエンベロープとして知られています。^[37]

ネック部分はガラス管で作られ^[102]、漏斗とスクリーン部分はガラスを鋳型に流し込んでプレスすることで作られる。^{[103] [104] [105] [106] [107]} CRTガラス^{[108] [109]}またはTVガラス^[110]として知られるガラスには、スクリーンで十分な光透過率を提供しながら、または漏斗とネック部分で非常に電気絶縁性であると同時に、X線を遮蔽するための特別な特性が必要である。ガラスにその特性を与える配合は溶融物とも呼ばれる。ガラスは非常に高品質で、ほとんど汚染物質や欠陥がない。ガラス製造に関連するコストの大部分は、原材料をガラスに溶かすのに使用されるエネルギーから生じる。CRTガラス製造用のガラス炉には複数のタップがあり、炉を停止せずに鋳型を交換できるため、さまざまなサイズのCRTを製造できる。スクリーンに使用されるガラスだけが正確な光学特性を備えている必要がある。

スクリーンに使われるガラスの光学特性は、カラーCRTの色再現と純度に影響する。透過率、つまりガラスの透明度は、特定の色（波長）の光に対してより透明になるように調整できる。透過率は、波長546 nmの光と厚さ10.16mmのスクリーンでスクリーン中央で測定される。透過率は厚さが増すほど低下する。カラーCRTスクリーンの標準的な透過率は、86%、73%、57%、46%、42%、30%である。透過率を低くすると画像のコントラストが向上するが、電子銃にかかる負担が大きくなり、低下した透過率を補うために蛍光体をより明るく照らすために、電子銃に高い電子ビーム出力が必要になる。^{[64] [111]}色の純度を確保するには、スクリーン全体で透過率が均一でなければならない。スクリーンの半径（曲率）は、時間の経過とともに30インチから68インチへと大きくなり（曲率が小さくなり）、最終的には完全にフラットなスクリーンへと進化し、反射が減りました。曲面^[112]とフラットスクリーンの両方の厚さは、中心から外側に向かって徐々に増加し、それに伴い透過率は徐々に低下します。つまり、フラットスクリーンCRTは内側が完全にフラットではない可能性があります。^{[112] [113]}

CRT に使用されるガラスは、カラー CRT の場合は、スクリーンとファンネルが別々に融合ネックとして、またはスクリーン、ファンネル、ネックが融合したバルブとしてガラス工場から CRT 工場に届けられます。CRT の種類ごとに複数のガラス配合があり、各ガラス製造業者固有のコードを使用して分類されていました。溶融物の組成も各製造業者に固有のものでした。^[114]高い色純度とコントラストに最適化されたガラスにはネオジムが添加され、モノクロ CRT 用のガラスは、使用される配合に応じて異なるレベルに着色され、透過率は 42% または 30% でした。^[115]純度は、正しい色がアクティブ化されることを保証するものであり (たとえば、赤が画面全体に均一に表示されることを保証する)、コンバージェンスは画像が歪まないことを保証します。コンバージェンスは、クロス ハッチ パターンを使用して変更することができます。^{[116] [117] [118]}

CRTガラスは、かつてはAGC株式会社、^{[ 119] 、 [120]、[121] 、 [122]} OIガラス、^[123]サムスンコーニングプレシジョンマテリアルズ、^[124]コーニング株式会社、^{[125] [126]}日本電気硝子^[127 ]などの専門会社によって製造されていました。ビデオコン、米国市場向けのソニー、トムソンなどの他の会社も独自のガラスを製造していました。[ ^{128] [129] [130] [131] [132]}

ファンネルとネック部分は、蛍光体スクリーンやカラーブラウン管のシャドウマスクなどのターゲットに衝突した後に減速する高圧電子によって生成されるX線を遮蔽するために、鉛入りカリソーダガラスまたは鉛ケイ酸^塩ガラス[ 6]配合で作られています。電子の速度はブラウン管の陽極電圧に依存し、電圧が高いほど速度が速くなります。^[133]ブラウン管から放出されるX線の量は、画像の明るさを下げることによっても減らすことができます。^{[134] [135] [136] [100]}鉛ガラスが使用されるのは、安価であると同時に^[137]、X線を強力に遮蔽するためですが、ファンネルによってはバリウムも含まれている場合があります。^{[138] [139] [140] [115]}スクリーンは通常、バリウムとストロンチウムを含む特殊な鉛フリーケイ酸塩^[6]ガラス配合で作られており、鉛を含むガラスのように茶色く変色しないため、X線を遮蔽します。^{[137] [141]}別のガラス配合では、スクリーンに2～3％の鉛が使用されています。 ^[100]また、鉛の代わりにバリウムと組み合わせてジルコニウムをスクリーンに使用することもできます。^[142]

モノクロ CRT では、スクリーンとファンネルの両方に着色バリウム鉛ガラスが使用され、ネック部分にはカリソーダ鉛ガラスが使用されています。カリソーダガラスとバリウム鉛ガラスの熱膨張係数は異なります。ネック部分に使用されるガラスは、集束レンズなどの電子銃の電子光学系で使用される電圧を封じ込めるために、優れた電気絶縁体でなければなりません。ガラスに含まれる鉛は、使用すると X 線により茶色 (暗色) になりますが、通常は、茶色に変色する前に CRT の陰極が陰極中毒により摩耗します。ガラスの配合によって、可能な最高陽極電圧が決まり、したがって CRT の最大画面サイズが決まります。カラーの場合、最大電圧は 24～32 kV であることが多いですが、モノクロの場合、通常は 21 または 24.5 kV であるため、^[143]モノクロ CRT のサイズは 21 インチ、つまり 1 インチあたり約 1 kV に制限されます。必要な電圧は、CRT のサイズとタイプによって異なります。^[144]配合が異なるため、熱膨張係数が類似しており、互いに互換性がなければなりません。^[115]スクリーンには、反射防止コーティングや反射防止コーティングが施されている場合もあります。 ^{[145] [111] [146]}または、反射を防ぐために研磨されている場合もあります。^[147] CRTには、帯電防止コーティングが施されている場合もあります。^{[111] [148] [64]}

CRTのファンネルに使用されている鉛ガラスには、21～25%の酸化鉛（PbO）が含まれていることがあります。 ^{[149] [150] [114]}ネックには30～40%の酸化鉛が含まれていることがあり、^{[151] [152]}スクリーンには12%の酸化バリウムと12%の酸化ストロンチウムが含まれていることがあります。^[6]一般的なCRTには、サイズに応じてガラスに数キログラムの鉛が酸化鉛として含まれています。 ^[101] 12インチCRTには合計0.5 kgの鉛が含まれており、32インチCRTには最大3 kgが含まれています。^[6]酸化ストロンチウムは、1970年代に主な用途としてCRTで使用され始めました。^{[153] [154]}それ以前は、CRTのフェースプレートには鉛が使用されていました。^[155]

初期のCRTには、導電性材料を使用したガラスの代わりに、ポリエチレンで絶縁された金属ファンネルを使用したものがあった。^[53]プレスガラスファンネルの代わりに、セラミックまたは吹き付けパイレックスを使用したものもあった。^{[156] [157] [39] [158] [159]}初期のCRTには専用の陽極キャップ接続がなく、ファンネルが陽極接続であったため、動作中は通電していた。^[160]

ファンネルの内側と外側は導電性コーティングでコーティングされており^{[161] [162]、}ファンネルをコンデンサーにして、CRTの陽極電圧を安定化およびフィルタリングし、CRTをオンにするのに必要な時間を大幅に短縮します。コーティングによって提供される安定性は、真空管を使用していた初期の電源設計に固有の問題を解決しました。ファンネルはコンデンサーとして使用されるため、ファンネルに使用されるガラスは優れた電気絶縁体（誘電体）でなければなりません。内側のコーティングには正の電圧（数kVになることもある陽極電圧）がかかり、外側のコーティングは接地されています。より現代的な電源で駆動されるCRTは、より堅牢な設計の現代的な電源により、 接地に接続する必要はありません。ファンネルによって形成されるコンデンサーの値は5～ 10nFですが、通常陽極に供給される電圧です。ファンネルによって形成されるコンデンサーは、他の種類のコンデンサーと同様に誘電吸収の影響を受ける可能性があります。^{[163] [143] [164] [165] [161] [115]}このため、CRTは怪我を防ぐために取り扱う前に 放電させる必要があります^{[166] 。}

CRTの奥行きは画面サイズに関係している。^[167]通常の偏向角は、コンピュータモニター用CRTや小型CRTでは90°、大型テレビ用CRTでは110°が標準であったが、2001～2005年以降に製造された薄型CRTでは、液晶テレビに対抗するため120°または125°が使用された。^{[168] [111] [93] [99] [169]}時が経つにつれ、偏向角は実用化されるにつれて増加し、1938年の50°から1959年の110°、^{[21] 、2000年代には125°となった。140°偏向CRTも研究されたが、収束[要説明]}問題が解決されなかったため、商品化されることはなかった。 ^[170]

• 
  110°偏向のモノクロCRT
• 
  90°偏向のモノクロCRT

CRTのサイズは、画面全体の 面積（または面の対角線）で測定することも、蛍光体でコーティングされ黒い縁で囲まれた表示領域（または対角線）のみで測定することもできます。 ^{[162] [171]}

表示領域は長方形であるが、CRTの端が曲面になっている場合（例えば、1972年に東芝が初めて製造したブラックストライプCRT）^[132]や、端が黒くて完全に平らな場合（例えば、フラットロンCRT）^{[112] [132] [172]}、または表示領域がCRTの端の曲面に沿っている（黒い端や曲面の端がある場合とない場合）場合もある。^{[173] [174] [175]}

3インチ以下の小型CRTは、 MTV-1などの携帯型テレビやビデオカメラのファインダー用に作られた。これらには黒い縁はないが、完全に平らである。^{[176] [164] [177] [178] [179]}

CRT の重量の大部分は厚いガラススクリーンによるもので、CRT の総重量の 65% を占め、実用的なサイズを制限しています (§ サイズを参照)。ファンネルとネックのガラスはそれぞれ残りの 30% と 5% を占めています。ファンネルのガラスは、薄いネックと厚いスクリーンを結合するため、厚さが異なる場合があります。^{[180] [181] [6] [5]} CRT ガラスの重量を軽減するために、化学的または熱的に強化されたガラスが使用される場合があります。^{[182] [183]​​ [184] [185]}

外側の導電性コーティングは接地され、内側の導電性コーティングは陽極ボタン/キャップを使用して一連のコンデンサとダイオード（コッククロフト・ウォルトン発電機）を介して高電圧フライバックトランスに接続されます。内側のコーティングはCRTの陽極であり、^[186]電子銃の電極とともに最終陽極とも呼ばれます。^{[187] [188]}内側のコーティングはスプリングを使用して電極に接続されます。電極はバイポテンシャルレンズの一部を形成します。^{[188] [189]}コンデンサとダイオードは、フライバックによって供給される電流の 電圧乗算器として機能します。

ファンネルの内側のコーティングには、モノクロCRTではアルミニウムが使用され、カラーCRTではアクアダグが使用されています。 ^[115]一部のCRTでは、内側に酸化鉄が使用される場合があります。[ ^6]外側では、ほとんどのCRT（すべてではない）^[190]でアクアダグが使用されています。^[191]アクアダグは、導電性のグラファイトベースの塗料です。カラーCRTでは、アクアダグはファンネルの内側にスプレーされます^{[192] [115]}が、歴史的にはモノクロCRTの内側にアクアダグが塗装されていました。^[21]

陽極は電子をスクリーンに向かって加速するために使用され、またCRTの真空中の蛍光体粒子から放出される二次電子を収集する。^{[193] [194] [195] [196] [21]}

現代のCRTの陽極キャップ接続は、CRTのサイズと明るさに応じて最大55～60kVまで対応できなければなりません。電圧が高いほど、CRTの大型化、画像の明るさの向上、またはその2つのトレードオフが可能になります。^{[197] [144]}これは、CRTのファンネルガラスに埋め込まれた陽極ボタンの内側で拡張する金属クリップで構成されています。^{[198] [199]接続部はシリコン吸盤で絶縁されており、}コロナ放電を防ぐためにシリコングリースも使用されている可能性があります。^{[200] [201]}

アノードボタンは、ボタンとファンネルの間に気密シールを確立するために特別な形状にする必要がある。アノードボタンからX線が漏れる可能性があるが、1970年代後半から1980年代前半の新しいCRTでは、新しいボタンとクリップの設計により、そうではないかもしれない。^{[144] [202]}ボタンは3つの入れ子になったカップのセットで構成され、最も外側のカップは、ボタンをファンネルガラスに簡単に溶着できるように40〜49％のニッケルと3〜6％のクロムを含むニッケル-クロム-鉄合金で作られ、最初の内側のカップはX線を遮蔽するために厚く安価な鉄で作られ、2番目に内側のカップはクリップに接続するために鉄またはその他の導電性金属で作られている。カップは、ファンネルガラスへの溶着に耐えられるように、十分な耐熱性とファンネルガラスと同様の熱膨張係数を持っている必要がある。ボタンの内側はCRTの内部導電性コーティングに接続されている。^[194]陽極ボタンは、金型で成形される際に漏斗に取り付けられる場合がある。^{[203] [204] [144]}あるいは、X線シールドをクリップに組み込むこともできる。^[205]

フライバックトランスは、電圧倍増器を含む場合、IHVT（Integrated High Voltage Transformer）とも呼ばれます。フライバックは、高周波数で効率的な動作を可能にするために、セラミックまたは粉末鉄心を使用します。フライバックには、1つの一次巻線と、いくつかの異なる電圧を提供する多数の二次巻線が含まれています。メインの二次巻線は、電圧倍増器に電圧パルスを供給し、最終的にCRTが使用する高陽極電圧を供給します。残りの巻線は、CRTのフィラメント電圧、キーイングパルス、フォーカス電圧、およびスキャンラスターから得られる電圧を供給します。トランスがオフになると、フライバックの磁場が急速に崩壊し、巻線に高電圧が誘導されます。磁場が崩壊する速度によって誘導される電圧が決まるため、電圧は磁場の崩壊速度とともに増加します。コンデンサ（リトレースタイミングコンデンサ）または一連のコンデンサ（冗長性を提供するため）を使用して、磁場の崩壊を遅らせます。^{[206] [207]}

CRT を使用する製品の高圧電源の設計は、CRT から放出される X 線の量に影響を及ぼします。放出される X 線の量は、電圧と電流の両方が高くなると増加します。テレビなどの製品が、明るい画像を表示するときに電子電流が増加すると陽極電圧とフォーカス電圧が低下する、つまり調整されていない高圧電源を使用する場合、放出される X 線の量は、CRT が中程度の明るさの画像を表示しているときに最も高くなります。暗い画像または明るい画像を表示するときは、陽極電圧が高くなると電子ビーム電流が低下するため、またその逆も同様です。一部の古い CRT テレビの高圧レギュレータと整流器の真空管も X 線を放出する場合があります。^[155]

電子銃は電子を放出し、最終的に CRT のスクリーン上の蛍光体に当たる。電子銃にはヒーターが内蔵されており、これがカソードを加熱して電子を発生させ、グリッドを使用して電子を集束させ、最終的に CRT のスクリーンに加速する。加速は CRT の内部アルミニウムまたはアクアダグコーティングと連動して起こる。電子銃はスクリーンの中央を狙うように配置されている。^[188]これは CRT のネックの内側にあり、ガラスビーズまたはガラスサポートロッド (電子銃のガラスストリップ) を使用してネックに保持され取り付けられている。^{[21] [188] [208]}電子銃は別途製造され、その後「巻き取り」またはシーリングと呼ばれるプロセスによってネックの内側に配置される。^{[65] [209] [210] [211] [212] [213]}電子銃には CRT のネックに融合されたガラスウェーハがある。電子銃への接続はガラスウェーハを貫通している。^{[210] [214]}電子銃がネック内部に入ると、金属部品（グリッド）同士が高電圧でアーク放電し、スポットノッキングと呼ばれる工程で粗いエッジを滑らかにして、グリッドの粗いエッジが二次電子を生成するのを防ぐ。^{[215] [216] [217]}

電子銃には間接加熱式の熱陰極があり、タングステンフィラメントの加熱素子によって加熱される。ヒーターは、CRTに応じて0.5～2Aの電流を消費する。ヒーターに印加される電圧は、CRTの寿命に影響を与える可能性がある。^{[218] [219]}陰極を加熱すると、陰極内の電子が励起され、電子放出が促進される。^[220]同時に、電流が陰極に供給される。通常、1.5Vで140mAから6.3Vで600mAの範囲である。^[221]陰極は電子雲（電子を放出する）を作成し、その電子が抽出され、加速され、電子ビームに収束される。^[21]カラーCRTには、赤、緑、青用の3つの陰極がある。ヒーターは陰極内にあるが、陰極には接触していない。陰極には独自の独立した電気接続がある。陰極は、電気接続と構造的サポートを提供するニッケル片にコーティングされた材料である。ヒーターはこの部品に触れることなく内部に収まっている。^{[186] [222] [223] [224]}

CRT 電子銃では、いくつかの短絡が発生する可能性があります。1 つはヒーターとカソード間の短絡で、カソードが永久的に電子を放出し、影響を受けるカソードに応じて、明るい赤、緑、または青の色合いと帰線のある画像が発生する可能性があります。または、カソードが制御グリッドに短絡して同様の効果が発生する可能性があり、制御グリッドとスクリーン グリッド (G2) ^{[225] が}短絡して非常に暗い画像またはまったく画像が表示されなくなる可能性があります。カソードは、スパッタリングを防ぐためにシールドで囲まれている場合があります。^{[226] [227]}

陰極は、電気的および機械的支持のためにニッケル片にコーティングされた酸化バリウムの層である。^{[228] [143]}酸化バリウムは、電子を放出できるように加熱して活性化する必要がある。活性化が必要なのは、酸化バリウムは空気中では安定していないため、電子を放出できない炭酸バリウムとして陰極に塗布されるからである。活性化により、炭酸バリウムは加熱されて酸化バリウムと二酸化炭素に分解され、陰極上に金属バリウムの薄い層が形成される。^{[229] [228]}活性化は真空を形成するときに行われる（§ 排気で説明）。活性化後、酸化物は、水蒸気、二酸化炭素、酸素などのいくつかの一般的なガスによって損傷を受ける可能性がある。^[230]あるいは、炭酸バリウムの代わりに炭酸バリウムストロンチウムカルシウムを使用することもでき、活性化後にバリウム、ストロンチウム、カルシウムの酸化物が得られる。^{[231] [21]}動作中、酸化バリウムは800～1000℃に加熱され、その時点で電子を放出し始める。^{[232] [143] [220]}

熱陰極であるため、陰極中毒になりやすい。陰極中毒とは、陽イオン層が形成されて陰極が電子を放出できなくなり、画像の明るさが大幅に低下したり完全に低下したり、ビデオ信号の周波数によってフォーカスや輝度が影響を受けて、CRT で詳細な画像が表示されなくなる現象である。陽イオンは CRT 内部に残った空気分子または陰極自体^[21]から発生し、時間の経過とともに熱陰極の表面と反応する。^{[233] [227]}マンガン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、チタンなどの還元金属をニッケル片に追加すると、陰極の寿命が延びることがある。活性化中に還元金属がバリウム酸化物に拡散し、特に電子ビーム電流が高い場合に寿命が延びるからである。 ^[234]赤、緑、青の陰極を備えたカラー CRT では、1 つまたは複数の陰極が他の陰極とは独立して影響を受け、1 つまたは複数の色が完全または部分的に失われることがある。^[227] CRT は陰極中毒により摩耗または焼損することがある。カソード被毒は、カソード電流の増加（オーバードライブ）によって加速される。^[235]カラーCRTには、赤、緑、青の3つのカソードがあるため、1つまたは複数のカソードが被毒すると、1つまたは複数の色が部分的または完全に失われ、画像が着色する可能性がある。^[227]この層は、カソードと直列のコンデンサーとして機能し、熱遅延を引き起こすこともある。カソードをスカンジウム酸化物で作ったり、ドーパントとして組み込んだりして、カソード被毒を遅らせ、カソードの寿命を最大15％延ばすこともできる。^{[236] [143] [237]}

カソードによって生成される電子の量は、その表面積に関係している。表面積の大きいカソードは、より大きな電子雲の中により多くの電子を生成するため、電子雲を電子ビームに集束させることがより困難になる。^[235]通常、CRT が画像の一部が最大輝度で表示されていない限り、カソードの一部のみが電子を放出する。最大輝度の部分のみがカソード全体から電子を放出する。電子を放出するカソードの領域は、輝度が増加するにつれて中心から外側に向かって拡大するため、カソードの摩耗は不均一になる可能性がある。カソードの中央のみが摩耗すると、CRT は最大輝度の画像部分を明るく点灯するが、画像の暗い部分はまったく表示されない可能性があり、そのような場合、CRT はガンマ特性が悪くなる。^[227]

負の電流^[238]が最初の（制御）グリッド（G1）に適用され、熱い陰極からの電子を収束させて電子ビームを作ります。G1は実際にはウェーネルトシリンダーです。^{[221] [239]}スクリーンの明るさは、画像の明るさに影響を与えるにもかかわらず、陽極電圧や電子ビーム電流（決して変化しない）を変化させることによって制御されるのではなく、むしろ画像の明るさは陰極とG1制御グリッド間の電圧差を変化させることによって制御されます。次に、銃の第2（スクリーン）グリッド（G2）が数百のDCボルトを使用して電子をスクリーンに向かって加速します。次に、第3グリッド（G3）が電子ビームを静電的に収束させてから偏向させ、その後陽極電圧によってスクリーン上に加速します。^[240]電子ビームの静電収束は、最大600ボルトで通電されるアインツェルレンズを使用して達成できます。 ^{[241] [229]}静電集束以前は、電子ビームを集束させるためには、電子銃の外側に設置された大きくて重く複雑な機械的な集束システムが必要でした。^[160]

しかし、静電フォーカスは、数十キロボルトの高電圧のため、CRT の最終陽極の近くでは実現できないため、代わりに高電圧 (≈600～8000 V) ^[242]電極と、CRT の最終陽極電圧の電極を組み合わせてフォーカスに使用できます。このような配置はバイポテンシャル レンズと呼ばれ、これもアインツェル レンズよりも高性能です。または、数十キロボルトの高陽極電圧と磁気フォーカス コイルを使用してフォーカスを実現することもできます。ただし、磁気フォーカスは実装コストが高いため、実際にはほとんど使用されません。^{[186] [229] [243] [244]} CRT によっては、電子ビームをフォーカスするために 2 つのグリッドとレンズを使用するものもあります。^[236]フォーカス電圧は、フライバックの高電圧巻線のサブセットと抵抗分圧器を使用してフライバックで生成されます。フォーカス電極は、CRT のネックにある他の接続部と一緒に接続されます。^[245]

カットオフ電圧と呼ばれる電圧があり、これは画面に黒色を生成する電圧で、電子ビームによって生成された画面上の画像を消すため、G1 に印加されます。3 つのガンを備えたカラー CRT では、ガンのカットオフ電圧は異なります。多くの CRT は、3 つのガンすべてでグリッド G1 と G2 を共有しており、画像の明るさが増し、調整が簡単になります。これは、このような CRT では 3 つのガンすべてに単一のカットオフ電圧があるためです (G1 はすべてのガンで共有されるため)。^[188]ただし、カットオフ電圧が高くなるため、電子銃のカソードにビデオを供給するために使用されるビデオ アンプに余分な負荷がかかります。モノクロ CRT では、この問題は発生しません。モノクロ CRT では、最初の制御グリッドの電圧を変化させることによってビデオがガンに供給されます。^{[246] [160]}

電子ビームの帰線中、ビデオアンプに信号を送るプリアンプは無効になり、帰線が表示されないようにビデオアンプはカットオフ電圧よりも高い電圧にバイアスされるか、または電子がカソードから出ないようにG1に大きな負の電圧を印加することができる。^[21]これはブランキングと呼ばれる。（垂直帰線消去期間および水平帰線消去期間を参照）。バイアスが不適切だと、1つ以上の色で帰線が見えるようになり、帰線が白っぽくなったり薄くなったりする（たとえば、赤色が影響を受ける場合は赤っぽく、赤と青色が影響を受ける場合はマゼンタっぽく、すべての色が影響を受ける場合は白っぽくなる）。^{[247] [248] [249]}あるいは、アンプはビデオプロセッサによって駆動され、高速ブランキング信号を使用して、アンプに供給されるビデオストリームにOSD（オンスクリーンディスプレイ）も導入されることがある。^[250] CRTを組み込んだテレビやコンピュータモニターには、CRTにDC成分を含むビデオ信号を提供し、画像のさまざまな部分の元の明るさを復元するためのDC復元回路が必要です。^[251]

電子ビームは地球の磁場の影響を受ける可能性があり、通常は焦点合わせレンズの中心からずれて入射するが、これは非点補正制御を使用して修正できる。非点補正制御には磁気式と電子式（動的）があり、磁気式がほとんどの作業を行い、電子式は微調整に用いられる。^{[252]電子銃の一方の端にはガラスディスクがあり、その端はおそらく}フリットを使用して CRT のネックの端と融合されている。^[253]電子銃を外部に接続する金属リード線はディスクを貫通している。^[254]

一部の電子銃には、電子ビームの形状を変えて焦点を調整するためのダイナミックフォーカス付き四重極レンズがあり、電子ビームの位置に応じてフォーカス電圧を変化させ、画面全体、特にコーナーで画像の鮮明さを維持します。^{[111] [255] [256] [257] [258]}また、最終的な陽極電圧からグリッドの電圧を引き出すためのブリーダー抵抗器が付いている場合もあります。^{[259] [260] [261]}

CRTは製造後、陰極の放出が安定するまで経年劣化が行われた。^{[262] [263]}

カラーCRTの電子銃はビデオアンプによって駆動され、ビデオアンプは色チャンネルごとに信号を受け取り、それをチャンネルあたり40～170 Vに増幅して電子銃のカソードに供給する。^[249]各電子銃には独自のチャンネル（色ごとに1つ）があり、すべてのチャンネルを同じアンプで駆動することができる。アンプは内部に3つの独立したチャンネルを持っている。^[264]アンプの能力によってCRTの解像度、リフレッシュレート、コントラスト比が制限される。アンプは高い帯域幅と電圧変動を同時に提供する必要があるためである。解像度とリフレッシュレートが高いほど、帯域幅（電圧を変化させて白黒を切り替える速度）が高くなり、コントラスト比が高いほど、黒を低く白を高くするための電圧変動または振幅が高くなる。通常、30 MHzの帯域幅で720pまたは1080iの解像度が得られ、20 MHzでは通常、約600（水平、上から下）ラインの解像度が得られる。^{[265] [249]}カソードと制御グリッド間の電圧差が電子ビームを変調し、その電流を変調して色の濃淡を作り出し、ラインごとに画像を作成します。これは画像の明るさにも影響します。^[227]カラーCRTで使用される蛍光体は、与えられたエネルギー量に対して異なる量の光を生成するため、カラーCRTで白を生成するには、3つの銃すべてが異なる量のエネルギーを出力する必要があります。最も多くのエネルギーを出力する銃は赤の銃です。これは、赤の蛍光体が最も少ない量の光を放出するためです。^[249]

CRTは顕著な三極管特性を持ち、その結果、顕著なガンマ（電子銃における印加ビデオ電圧とビーム強度の間の非線形関係）が生じる。^[266]

偏向には磁気偏向と静電偏向の2種類がある。磁気偏向はテレビやモニターでよく使われる。なぜなら磁気偏向では偏向角を大きくでき（したがってCRTが浅くなる）、偏向電力も大きくなる（これにより電子ビーム電流が大きくなって画像が明るくなる）ためである^[267]。また偏向に2kVもの高電圧をかける必要がないためである^[169]。一方オシロスコープでは静電偏向がよく使われる。オシロスコープで捉えた生の波形を増幅後、CRT内部の垂直静電偏向板に直接印加できるからである^{[268] 。}

磁気偏向を使用するものは、2対の偏向コイルを備えたヨークを使用する場合があります。1対は垂直偏向用、もう1対は水平偏向用です。^[269]ヨークは接着（一体型）または取り外し可能です。接着されたものは、接着剤^[270]またはプラスチック^[271]を使用してヨークをCRTのネックとファンネルの間の領域に接着しましたが、取り外し可能なヨークのものはクランプで固定しました。^{[272] [117]}ヨークは熱を発生しますが、ガラスの伝導率は温度上昇とともに上昇するため、この熱を除去することは不可欠であり、CRTをコンデンサとして使用し続けるにはガラスが絶縁性である必要があります。そのため、新しいヨークの設計中に、ヨークの下のガラスの温度がチェックされます。^[143]ヨークには、磁力の損失を減らすためのフェライトコアを備えた偏向コイルと収束コイル^{[273] [269]のほか、カラーCRT（色純度リングや収束リングなど） [274]}やモノクロCRTの電子ビームを整列または調整するために使用される磁化リングが含まれています。^{[275] [276]}ヨークはコネクタを使用して接続することができ、ヨークの偏向コイルが接続される順序によって、CRTに表示される画像の方向が決まります。^[166]偏向コイルはポリウレタン接着剤を使用して固定することができます。^[270]

偏向コイルは鋸歯状信号^{[277] [278] [249]}によって駆動され、水平および垂直同期信号として VGA を通じて配信される場合があります^[279]。CRT には、水平回路と垂直回路の 2 つの偏向回路が必要です。これらは、水平回路がCRT のリフレッシュ レートと描画される水平ラインの数 (CRT の垂直解像度) に応じて 15～240 kHz という非常に高い周波数 (水平走査速度) で動作する点を除いて似ています。周波数が高くなると干渉の影響を受けやすくなるため、自動周波数制御 (AFC) 回路を使用して水平偏向信号の位相を同期信号の位相にロックし、画像が斜めに歪むのを防ぐことができます。垂直周波数は CRT のリフレッシュ レートに応じて変化します。したがって、リフレッシュ レートが 60 Hz の CRT には、60 Hz で動作する垂直偏向回路があります。水平偏向信号と垂直偏向信号は、動作の異なる 2 つの回路を使用して生成できます。水平偏向信号は電圧制御発振器（VCO）を使用して生成され、垂直偏向信号はトリガー緩和発振器を使用して生成される。多くのテレビでは、偏向コイルが動作する周波数は、コイルのインダクタンス値によって部分的に決定される。^{[280] [249]} CRTにはさまざまな偏向角があり、偏向角が大きいほど、特定の画面サイズに対してCRTは浅くなりますが^[281]、偏向電力が増加し、光学性能が低下します。^{[143] [282]}

偏向電力が高くなると、電子ビームをより高い角度で曲げるために偏向コイルに送られる電流^{[283]も大きくなり、 [111]}その結果、より多くの熱が発生したり、増加した電力を処理できる電子機器が必要になる場合があります。^[282]熱は抵抗損失とコア損失によって発生します。^[284]偏向電力は1インチあたりのmAで測定されます。^[249]垂直偏向コイルの動作には約24ボルト、水平偏向コイルの動作には約120ボルトが必要です。

偏向コイルは偏向増幅器によって駆動される。^[285]水平偏向コイルは、テレビの水平出力段によって部分的に駆動されることもある。この段には、水平偏向コイルと直列に接続されたコンデンサが含まれており、いくつかの機能を果たす。その中には、鋸歯状の偏向信号をCRTの曲率に合わせて整形したり、コイルにDCバイアスが発生しないようにして画像を中央に配置したりする機能がある。リトレースの開始時に、コイルの磁場が崩壊し、電子ビームが画面の中央に戻ると同時に、コイルはエネルギーをコンデンサに戻し、そのエネルギーは電子ビームを画面の左側に向かわせるために使用される。^[206]

水平偏向コイルは高周波で動作するため、偏向コイルのエネルギーを再利用して熱放散を減らす必要がある。この再利用は、偏向コイルの磁場のエネルギーをコンデンサーに転送することによって行われる。^[206]水平偏向コイルの電圧は、電子ビームが画面の左側にあるときは負で、電子ビームが画面の右側にあるときは正である。偏向に必要なエネルギーは、電子のエネルギーに依存する。^[286]エネルギー（電圧および/または電流）の高い電子ビームは、偏向するのにより多くのエネルギーを必要とし、^[133]より高い画像の明るさを実現するために使用される。^{[287] [288] [197]}

主にオシロスコープで使用されます。偏向は、水平偏向用と垂直偏向用の 2 組のプレートに電圧を印加することで行われます。電子ビームは、プレート間の電圧差を変えることで制御されます。たとえば、垂直偏向ペアの上部プレートに電圧を印加し、下部プレートの電圧を 0 ボルトに維持すると、電子ビームは画面の上部に向かって偏向します。上部プレートの電圧を上げ、下部プレートを 0 ボルトに維持すると、電子ビームは画面のより高いポイントに偏向します (ビームはより高い偏向角で偏向します)。水平偏向プレートについても同様です。プレート間の長さと距離を増やすと、偏向角を大きくすることもできます。^[289]

焼き付きとは、画像が CRT の画面に物理的に「焼き付く」ことです。これは、蛍光体への長時間の電子衝撃による蛍光体の劣化が原因で発生し、固定画像やロゴが画面上に長時間表示されたままになっている場合に発生し、「ゴースト」画像として現れます。また、ひどい場合には、CRT がオフになっているときにも発生します。これに対処するため、コンピューターでは焼き付きを最小限に抑えるためにスクリーンセーバーが使用されました。 ^[290]焼き付きは CRT に限ったことではなく、プラズマ ディスプレイや OLED ディスプレイでも発生します。

CRT の部分真空度0.01 パスカル (1 × 10 ⁻⁷  atm) ^[291]から 0.1 マイクロパスカル (1 × 10 ⁻¹²  atm) 以下^[292]は、ベーキングまたはベークアウトと呼ばれるプロセスで、約 375～475 °C のオーブンで排気または排出されます。^[293]また、排気プロセスでは、CRT 内の材料からガスが放出され、蛍光体を塗布するために使用されるポリビニルアルコールなどの他の材料が分解されます。^[294]加熱と冷却は、応力の発生、硬化、およびガラスのひび割れを防ぐために徐々に行われます。オーブンは CRT 内のガスを加熱し、ガス分子の速度を上げて、真空ポンプによって吸い出される可能性を高めます。 CRTの温度はオーブンの温度以下に保たれ、CRTが400℃に達した直後にオーブンは冷え始めるか、またはCRTは400℃以上の温度に15～55分間保たれる。CRTは真空引き中または真空引き後に加熱され、その熱は同時にCRT内のフリットを溶かし、スクリーンとファンネルを接合するのに使用された可能性がある。^{[295] [296] [297]}使用されるポンプはターボ分子ポンプまたは拡散ポンプである。^{[298] [299] [300] [301]}以前は水銀真空ポンプも使用されていた。^{[302] [303]}ベーキング後、CRTは真空ポンプから切り離される（「密封またはチップオフ」）。^{[304] [305] [306]}次に、RF（誘導）コイルを使用してゲッターを発射する。ゲッターは通常、漏斗の中かCRTのネックにあります。^{[307] [308]}ゲッター材料はバリウムベースであることが多く、RFコイルによって誘発される加熱（材料内の発熱と組み合わされる場合もあります）によって蒸発する残りのガス粒子を捕らえます。蒸気はCRTを満たし、遭遇するガス分子を捕らえてCRTの内側に凝縮し、捕らえられたガス分子を含む層を形成します。バリウム蒸気を分散させるために、材料に水素が含まれている場合があります。材料は1000℃を超える温度に加熱され、蒸発します。^{[309] [310] [230]} CRTの真空が部分的に失われると、画像がぼやけたり、CRTのネックが青く光ったり、フラッシュオーバーが発生したり、陰極の放出が失われたり、フォーカスの問題が発生したりすることがあります。^[160]

CRTはかつては再生、つまり修理または改修が行われていた。再生プロセスには、CRTの分解、電子銃の分解と修理または交換、蛍光体とアクアダグの除去と再付着などが含まれる。CRTは高価ですぐに消耗するため、修理する価値があったため、再生は1960年代まで人気があった。^[307]米国で最後のCRT再生業者は2010年に閉鎖され、^[311]ヨーロッパで最後の再生業者であったフランスにあったRACSは2013年に閉鎖された。^[312]

再生とも呼ばれるこの方法は、消耗したCRTの明るさを一時的に回復させることを目的とする。これは、カソードヒーターの電圧と電子銃の制御グリッドの電流と電圧を手動で慎重に増加させることで行われることが多い^[要出典]。一部の再生装置では、短絡部を通して容量放電を流すことで、ヒーターとカソードの短絡を修復することもできる。^[227]

CRT内の蛍光体はCRTの真空中にあるため二次電子を放出する。二次電子はCRTの陽極によって収集される。^[196]蛍光体によって生成された二次電子は、画面内で電荷が発生するのを防ぐために収集される必要がある。電荷は電子ビームをはじくため、 画像の明るさが低下する^{[21] 。}

CRT で使用される蛍光体には希土類金属が含まれることが多く、^{[313] [314] [290]}初期の調光蛍光体に取って代わった。初期の赤色および緑色の蛍光体にはカドミウムが含まれていた。^[315]また、一部の白黒 CRT 蛍光体には亜鉛ベリリウムケイ酸塩の形でベリリウムも含まれていた。 ^[49]ただし、カドミウム、亜鉛、マグネシウムに銀、銅、マンガンをドーパントとして含む白色蛍光体も使用されていた。^[21] CRT で使用される希土類蛍光体は、初期の蛍光体よりも効率的 (より多くの光を生成する) である。^[316]蛍光体はファンデルワールス力と静電気力によりスクリーンに付着する。より小さな粒子で構成された蛍光体ほど、スクリーンに強く付着する。蛍光体と、光のにじみを防ぐために使用される炭素 (カラー CRT の場合) は、引っかくだけで簡単に除去できる。^{[138] [317]}

CRTには数十種類の蛍光体がありました。^[318]蛍光体は、色、持続性、輝度上昇・下降曲線、陽極電圧による色（透過型CRT用蛍光体の場合）、用途、化学組成、安全性、焼き付きに対する感度、二次発光特性などによって分類されました。^[319]希土類蛍光体の例としては、赤色用のイットリウム酸化物^[320]、ビームインデックス管の青色用のイットリウムシリサイド^[321]などがあります。一方、初期の蛍光体の例としては、赤色用の銅カドミウム硫化物、

SMPTE-C 蛍光体は、同名の色空間を定義する SMPTE-C 標準で定義された特性を持つ。この標準では正確な色再現が優先されるが、これは NTSC と PAL のカラー システムで使用される蛍光体と色空間が異なるために困難であった。PAL テレビ セットは、飽和した緑色蛍光体を使用しているため、主観的に優れた色再現性を持つ。PAL では蛍光体が減衰する時間が長いため、フレーム レートが低いため、PAL では比較的長い減衰時間が許容される。SMPTE-C 蛍光体は、プロ用ビデオ モニターで使用されていた。^{[322] [323]}

モノクロおよびカラー CRT の蛍光体コーティングの背面には、光を前方に反射したり、蛍光体上のマイナスイオンによるイオン燃焼を防ぐためのイオン保護を提供したり、蛍光体と衝突する電子によって発生する熱を管理したり、^[324]スクリーンから電子をはじく静電気の蓄積を防いだり、アノードの一部を形成して、電子ビームが当たった後にスクリーン内の蛍光体によって発生した二次電子を収集して、電子に戻る経路を提供したりするために、アルミニウム コーティングが施されている場合があります。^{[325] [143] [326] [324] [21]}電子ビームは、スクリーン上の蛍光体に当たる前にアルミニウム コーティングを通過します。アルミニウムは、電子ビームの電圧を約 1 kV 減衰させます。^{[327] [21] [319]}フィルムまたはラッカーを蛍光体に塗布して、蛍光体によって形成された表面の表面粗さを減らし、アルミニウム コーティングの表面を均一にして、スクリーンのガラスに触れないようにすることができます。^{[328] [329]}これはフィルミングとして知られています。^[175]ラッカーには後で蒸発する溶剤が含まれています。ラッカーを化学的に粗くして、溶剤を逃がすための穴のあるアルミニウムコーティングを作成することもあります。^[329]

測定や表示アプリケーションのニーズに応じて、さまざまな蛍光体が利用できます。照明の明るさ、色、持続性は、CRT 画面で使用される蛍光体の種類によって異なります。蛍光体の持続時間は、1マイクロ秒未満から数秒までの範囲です。^[330]短時間の過渡的イベントを視覚的に観察するには、持続時間の長い蛍光体が望ましい場合があります。高速で反復的なイベントや高頻度のイベントの場合は、一般に持続時間の短い蛍光体が適しています。^[331]蛍光体の持続時間は、高リフレッシュ レートでにじみやゴースト アーティファクトが発生しないように十分に低くする必要があります。^[111]

陽極電圧の変動は、ブルーミング、収縮、画像の拡大または縮小に加えて、画像の一部または全体の明るさの変動につながる可能性があります。電圧が低いとブルーミングとズームインが起こり、電圧が高いと逆になります。^{[332] [333]}ブルーミングは避けられません。これは、画像の明るい領域が拡大したり、歪んだり、同じ画像の周囲の暗い領域を押しのけたりするように見えることがあります。ブルーミングが発生するのは、明るい領域では電子銃からの電子ビーム電流が高くなり、ビームが広くなり、焦点を合わせるのが難しいためです。電圧調整が不十分な場合、電子ビーム電流が増加すると焦点と陽極電圧が低下します。^[155]

ドーミングは、一部の CRT テレビで見られる現象で、シャドウマスクの一部が熱くなります。この現象が発生するテレビでは、主に暗いシーンと 1 つ以上の局所的な明るいスポットがある高コントラストのシーンで発生する傾向があります。電子ビームがこれらの領域でシャドウマスクに当たると、不均一に加熱されます。シャドウマスクは熱の違いにより歪み、電子銃が間違った色の蛍光体に当たることになり、影響を受けた領域に間違った色が表示されます。^[334]熱膨張により、シャドウマスクは約 100 ミクロン膨張します。^{[335] [336] [337] [338]}

通常の動作中、シャドウマスクは約80～90℃に加熱されます。^[339]画像の明るい部分は暗い部分よりもシャドウマスクを加熱するため、シャドウマスクの加熱が不均一になり、電子ビーム電流の増加による加熱で熱膨張し、反り（ブルーミング）が発生します。^{[340] [341]}シャドウマスクは通常スチールで作られていますが、インバー^[116]（熱膨張率の低いニッケル鉄合金）で作ることもできます。インバーは従来のマスクの2～3倍の電流に耐え、目立った反りがなく、^{[111] [342] [63]}高解像度のCRTを実現しやすくなります。^[343]ブルーミングを制限するために、シャドウマスクに熱を放散するコーティングを施すことがあります。 ^{[344] [345]}このプロセスは黒化と呼ばれます。^{[346] [347]}

テレビに使われるCRTでは、電子ビームがシャドウマスクを加熱して熱膨張を引き起こし、反りを補正するためにバイメタルスプリングが使用されることがある。^{[62]シャドウマスクは、それぞれファンネルまたはスクリーンガラスに融合された金属片[348]}またはレールやフレーム^{[349] [350] [351]}を使用してスクリーンに取り付けられ、^[256]シャドウマスクを張力で保持して反りを最小限に抑え（マスクが平らで、フラットスクリーンCRTコンピューターモニターに使用されている場合）、画像の明るさとコントラストを高めることができる。

アパーチャーグリルスクリーンは、より多くの電子を通過させるためより明るいが、支持線が必要である。また、反りに対する耐性もより強い。^[111]カラーCRTは、シャドウマスクが電子ビームのほとんどをブロックするため、同じ明るさを得るためにモノクロCRTよりも高い陽極電圧を必要とする。スロットマスク^[50]、特にアパーチャーグリルは、それほど多くの電子をブロックしないため、与えられた陽極電圧でより明るい画像が得られるが、アパーチャーグリルCRTはより重い。^[116]シャドウマスクは電子ビームの80～85% ^{[340] [339]を}ブロックするが、アパーチャーグリルはより多くの電子を通過させる。^[353]

画像の明るさは陽極電圧とCRTのサイズに関係しており、画面を大きくするには^[354]、画像を明るくするにはより高い電圧が必要です。画像の明るさは電子ビームの電流によっても制御されます。^[235]陽極電圧と電子ビーム電流が高くなると、電子の速度とエネルギーが高くなるため、X線の量と熱の発生も増加します。^[155]ほとんどのX線放射を遮断するために、鉛ガラスと特殊なバリウムストロンチウムガラスが使用されています。

CRTのサイズの実際的な制限は、真空を安全に保つために必要な厚いガラスの重量です。^[355] CRTの外側は大気圧にさらされており、たとえば27インチ（400平方インチ）の画面では、合計5,800ポンド力（26,000ニュートン）に ^なります。 [  356 ]^たとえば、大型の43インチソニーPVM-4300の重量は440 ポンドまたは200  kgで、^[357] 32インチCRT（最大163ポンドまたは74 kg）や19インチCRT（最大60ポンドまたは27 kg）よりもはるかに重いです。はるかに軽いフラットパネルテレビは、32インチで約18ポンド（8.2 kg）、19インチで6.5ポンド（2.9 kg）しかありません。^[358]

サイズは陽極電圧によっても制限されます。画像の明るさを犠牲にすることなく、アーク放電とそれによる電気損失およびオゾン発生を 防ぐために、より高い誘電強度が必要になるためです。

シャドウマスクは解像度とサイズが大きくなるにつれて作成が難しくなります。^[343]

高い偏向角、解像度、リフレッシュ レートでは (解像度とリフレッシュ レートが高いほど、水平偏向コイルにかなり高い周波数を適用する必要があるため)、電子ビームをより高い角度で動かす必要があるため偏向ヨークが大量の熱を発生し始め、その結果、指数関数的に大量の電力が必要になります。 たとえば、偏向角を 90 度から 120 度に増やすには、ヨークの消費電力も 40 ワットから 80 ワットに増やす必要があり、さらに 120 度から 150 度に増やすには、偏向電力を 80 ワットから 160 ワットに増やす必要があります。このため、通常、特定の偏向角、解像度、リフレッシュ レートを超える CRT は実用的ではありません。これは、表皮効果、表面損失、渦電流損失による抵抗によってコイルが過剰な熱を発生するため、および/またはコイルの下のガラスが導電性になる可能性があるためです (ガラスの電気伝導性は温度の上昇とともに低下するため)。一部の偏向ヨークは、動作時に発生する熱を放散するように設計されている。^{[115] [359] [284] [360] [361] [362]}カラーCRTの偏向角が大きいと、画面の隅のコンバージェンスに直接影響するため、電子ビームの電力と形状を処理するための追加の補正回路が必要になり、コストと消費電力が増加する。^{[363] [364]}偏向角が大きいと、一定サイズのCRTをより薄くすることができるが、CRTエンベロープ、特にパネル、パネルとファンネル間のシール、およびファンネルにさらにストレスがかかる。ファンネルはストレスを最小限に抑えるのに十分な長さである必要があり、ファンネルが長いほどストレスの少ない形状にできる。^{[99] [365]}

• LCDのCRTに対する利点: かさばらず、消費電力と発熱が少なく、リフレッシュレートが高い(最大360Hz)、^[366]コントラスト比が高い
• CRTのLCDに対する利点: 色再現性の向上、モーションブラーの解消、多くのモニターでマルチシンクが可能、入力遅延の解消^[367]
• OLEDのCRTに対する利点：かさばらない、色再現性が同等、^[367]コントラスト比が高い、リフレッシュレートが同等（60Hz以上、最大120Hz）^{[368] [369] [370]}ただし、コンピューターモニターは除く。^[371]

CRT では、リフレッシュ レートは解像度に依存しますが、どちらも最終的には CRT の最大水平走査周波数によって制限されます。モーション ブラーは、蛍光体の減衰時間にも依存します。特定のリフレッシュ レートに対して減衰が遅すぎる蛍光体は、画像ににじみやモーション ブラーを引き起こす可能性があります。実際には、CRT のリフレッシュ レートは 160 Hz に制限されています。^[372] OLED (デュアル レイヤー、ミニ LED LCD) と競合できる LCD は、高リフレッシュ レートでは利用できませんが、量子ドット LCD (QLED) は高リフレッシュ レート (最大 144 Hz) ^[373]で利用でき、色再現の点でも OLED と競合できます。^[374]

CRTモニターは、CRTとモニターのディスプレイコネクタの間に信号処理がないため、入力遅延の点でLCDモニターやOLEDモニターよりも優れています。CRTモニターは、CRTに直接供給できるアナログ信号を提供するVGAを使用することが多いためです。CRTで使用するように設計されたビデオカードには、CRTに必要なアナログ信号を生成するためのRAMDACが搭載されている場合があります。^{[375] [9]}また、CRTモニターは、多くの場合、複数の解像度で鮮明な画像を表示でき、マルチシンクと呼ばれる機能を備えています。^[376]これらの理由により、CRTは、その大きさ、重さ、発熱にもかかわらず、2000年代初頭以前に作られたビデオゲームのプレイに好まれることが多く、一部の技術は、現代のディスプレイの機能性を考慮して構築されていないため、機能するためにCRTを完全に必要とします。^{[377] [367]}

CRTはフラットパネルよりも耐久性が高い傾向がありますが^[9]、同様の耐久性を持つ特殊なLCDも存在します。

CRT は、ブラウン管と表示管の 2 つの主要なカテゴリで製造されました。^[69]ブラウン管はテレビで使用され、表示管はコンピュータ モニターで使用されました。表示管は解像度が高く、コンピュータ モニターで使用される場合は、調整可能なオーバースキャン^{[378] [379]}またはアンダースキャン^{[380] [381]} が可能な場合がありました。ブラウン管 CRT にはオーバースキャンがあり、画像の実際のエッジは表示されません。これは、ブラウン管テレビ間の調整のばらつきを考慮して意図的に行われ、画像のギザギザのエッジ (ブルーミングによる) が画面に表示されるのを防ぎます。シャドウ マスクには、オーバースキャンによって画面に当たらない電子を反射する溝がある場合があります。^{[382] [111]}テレビで使用されるカラー ブラウン管は CPT とも呼ばれていました。^[383] CRT はブラウン管と呼ばれることもあります。^{[384] [385]}

CRTが白黒（B&Wまたはモノクロ）CRTの場合、ネック部分に電子銃が1つあり、ファンネルの内側は蒸着されたアルミニウムでコーティングされています。アルミニウムは真空中で蒸発させ、CRTの内側で凝縮させます。^{[175]アルミニウムは、蛍光体上のイオンバーンを防ぐために必要な}イオントラップの必要性を排除し、蛍光体によって生成された光をスクリーンに向かって反射し、熱を管理し、電子を吸収してそれらの戻り経路を提供します。以前は、ファンネルの内側はアクアダグでコーティングされていました。これは、ペイントのように塗布できるため使用されていました。^{[165]蛍光体はコーティングされていませんでした。 [21]}アルミニウムは1950年代にCRTの内側、蛍光体も含めてコーティングされるようになりました。これにより、アルミニウムが光（通常はCRT内で失われる）をCRTの外側に反射するため、画像の明るさも向上しました。^{[21] [386] [387] [388]}アルミニウムコーティングされたモノクロCRTでは、アクアダグが外側に使用されています。ファンネルとスクリーンを覆う単一のアルミニウムコーティングがあります。^[175]

スクリーン、ファンネル、ネック部分は、おそらく鉛エナメルシールを使用して、1つのエンベロープに融合され、ファンネルに穴が開けられ、その上に陽極キャップが取り付けられ、その後、蛍光体、アクアダグ、アルミニウムが塗布される。^[65]以前のモノクロCRTは、磁石を必要とするイオントラップを使用していました。磁石は、電子を偏向させにくいイオンから遠ざけるために使用され、電子を通過させながら、イオンが電子銃内の金属板に衝突するようにしました。^{[389] [160] [324]}イオンバーンは、蛍光体の早期摩耗を引き起こします。イオンは電子よりも偏向しにくいため、イオンバーンはスクリーンの中央に黒い点を残します。^{[160] [324]}

内部のアクアダグまたはアルミニウムコーティングは陽極であり、電子をスクリーンに向かって加速し、スクリーンに当たった後に電子を収集し、外側のアクアダグコーティングとともにコンデンサーとして機能します。スクリーンには単一の均一な蛍光体コーティングがあり、シャドウマスクはなく、技術的には解像度の制限はありません。^{[390] [167] [391]}

モノクロCRTでは、電子ビームの中心を調整するためにリング磁石が使用され、画像の形状を調整するために偏向ヨークの周りの磁石が使用されることがある。^{[276] [392]}

モノクロ CRT の電源を切ると、画面自体が中央の小さな白い点に収縮し、電子銃によって発光した蛍光体も消えます。消えるまでに時間がかかる場合があります。^[要出典]

• 
  旧式のモノクロCRT ^[393]アルミニウムなし、アクアダグのみ
• 
  モノクロCRTの電子銃

カラーCRTは、それぞれ赤、緑、青の光を発する3種類の蛍光体を使用する。これらは、ストライプ状（アパーチャグリルのデザインの場合）または「トライアド」と呼ばれるクラスター状（シャドウマスクCRTの場合）にまとめられている。^{[394] [395]}

カラーCRTには、各原色（赤、緑、青）ごとに1つずつ、計3つの電子銃があり、直線（インライン）または正三角形（通常、銃は1つのユニットとして構築されます）に配置されています。^{[188] [269] [396] [397] [398]}三角形の構成は、ギリシャ文字のデルタ（Δ）の形状との関係に基づいて、デルタ銃と呼ばれることがよくあります。蛍光体の配置は、電子銃の配置と同じです。^{[188] [399]}グリルまたはマスクは、間違った蛍光体に当たる電子を吸収します。^[400]

シャドウマスク管は、通常デルタ配置の小さな穴が開いた金属板を使用し、電子ビームが管の表面の正しい蛍光体のみを照射し、他のすべての電子を遮断するように配置されています。^[394]穴の代わりにスロットを使用するシャドウマスクは、スロットマスクとして知られています。^[9]穴またはスロットは先細りになっています^{[401] [402]}ので、穴の内側に当たった電子は、吸収されなければ（たとえば、局所的な電荷蓄積により）、穴を通って跳ね返って画面上のランダムな（間違った）スポットに当たるのではなく、反射されます。別のタイプのカラーCRT（トリニトロン）は、張力のある垂直ワイヤのアパーチャグリルを使用して同じ結果を達成しています。^[400]シャドウマスクには、トライアドごとに1つの穴があります。^[188]シャドウマスクは通常、 スクリーンの1 ⁄ 2^{インチ後ろにあります。 [116]}

トリニトロンCRTは、3つのカソードを備えた単一の電子銃、より多くの電子を通過させて画像の明るさを高めるアパーチャグリル（アパーチャグリルは多くの電子をブロックしないため）、および湾曲したスクリーンではなく垂直の円筒形のスクリーンを備えている点で、他のカラーCRTとは異なっていました。^[403]

3つの電子銃はネック部分（トリニトロンを除く）にあり、画面上の赤、緑、青の蛍光体は黒いグリッドまたはマトリックス（東芝ではブラックストライプと呼んでいる）によって分離されていることがある。^[64]

ファンネルの両面にはアクアダグがコーティングされており、スクリーンには真空中で別のアルミニウムコーティングが施されている。 ^{[188] [115] は}、蛍光体コーティングの塗布後に電子銃に面して堆積される。^{[404] [405]}アルミニウムコーティングは、蛍光体をイオンから保護し、二次電子を吸収して戻り経路を提供し、電子がスクリーンを静電気で帯電して電子をはじき、画像の明るさが低下するのを防ぎ、蛍光体からの光を前方に反射し、熱を管理するのに役立つ。また、内側のアクアダグコーティングとともにCRTの陽極としても機能する。内側のコーティングは、スプリングを使用して電子銃の電極に電気的に接続され、最終的な陽極を形成する。^{[189] [188]}外側のアクアダグコーティングは、アクアダグと接触する一連のスプリングまたはハーネスを使用して接地される可能性がある。^{[406] [407]}

シャドウマスクは、間違った蛍光体ドットに当たるはずだった電子を吸収または反射し、^[391]色純度の問題（画像の変色）を引き起こします。言い換えれば、シャドウマスクは正しくセットアップされていれば、色純度の確保に役立ちます。^[188]電子がシャドウマスクに当たると、電子は熱とX線としてエネルギーを放出します。例えば、アノード電圧が高すぎるために電子のエネルギーが大きすぎると、シャドウマスクが熱のために歪む可能性があります。これは、CRTのフェースプレートとファンネルの間のフリットシールを約435℃でLehrベーキングするときにも発生する可能性があります。^{[352] [408]}

1970年代にテレビのシャドウマスクはスロットマスクに置き換えられた。スロットマスクはより多くの電子を通過させ、画像の明るさを増すからである。シャドウマスクはCRTの陽極に電気的に接続されることもある。^{[409] [50] [410] [411]}トリニトロンは3つの完全な銃の代わりに3つの陰極を持つ単一の電子銃を使用した。CRT PCモニターは通常シャドウマスクを使用するが、ソニーのトリニトロン、三菱のダイヤモンドトロン、NECのクロマクリアは例外である。トリニトロンとダイヤモンドトロンはアパーチャグリルを使用し、クロマクリアはスロットマスクを使用する。シャドウマスクCRTの中には、照明に使用される電子ビームよりも直径が小さいカラー蛍光体を持つものがあり、^[412]蛍光体全体を覆い、画像の明るさを増す目的がある。^[413]シャドウマスクは湾曲した形状にプレスされることもある。^{[414] [415] [416]}

初期のカラーCRTにはブラックマトリクスがなかったが、1969年にゼニス、1970年にパナソニックが導入した。^{[413] [417] [132]}ブラックマトリクスは蛍光体ドットを互いに分離するため、電子ビームの一部がブラックマトリクスに触れるため、蛍光体から他の蛍光体への光漏れを排除する。これはシャドウマスクの歪みによっても必要となる。^{[64] [412]}迷走電子が間違った蛍光体ドットに当たることで、光のにじみが依然として発生する可能性がある。高解像度およびリフレッシュレートでは、蛍光体はごくわずかなエネルギーしか受け取らないため、画像の明るさが制限される。^[343]

ブラックマトリックスの作成には、いくつかの方法が使用された。1つの方法は、二クロム酸増感ポリビニルアルコールフォトレジストなどのフォトレジストで画面をコーティングし、乾燥させて露光する。露光されていない領域を除去し、画面全体をコロイド状グラファイトでコーティングして炭素膜を作成し、次に過酸化水素を使用して残りのフォトレジストとその上の炭素を除去し、ブラックマトリックスを作成する穴を作成する。フォトレジストは、画面への十分な接着を確保するために適切な厚さである必要があり、一方、光の回折によって端がギザギザになり、最終的に大型カラーCRTの最大解像度を制限する、穴が小さすぎたり大きすぎたりしないように露光ステップを制御する必要があった。^[412]次に、上記の方法を使用して穴に蛍光体が充填された。別の方法は、光にさらされると画面に付着する芳香族ジアゾニウム塩に懸濁した蛍光体を使用する。蛍光体を塗布し、露光して画面に付着させ、各色ごとにこのプロセスを1回繰り返す。次に、スクリーン全体を光にさらしながらスクリーンの残りの部分にカーボンを塗布してブラックマトリックスを作成し、水性ポリマー溶液を使用した固定処理をスクリーンに適用して、蛍光体とブラックマトリックスを耐水性にしました。^[417]ブラックマトリックスには、カーボンの代わりに黒色クロムが使用されることもあります。^[412]他の方法も使用されました。^{[418] [419] [420] [421]}

蛍光体はフォトリソグラフィーを使用して塗布される。スクリーンの内側は、PVAフォトレジストスラリーに懸濁した蛍光体粒子でコーティングされ、^{[422] [423]}次に赤外線で乾燥させ、^[424]露光し、現像する。露光は、CRTが色純度を達成できるように補正レンズを備えた紫外線光源を使用する「ライトハウス」を使用して行われる。バネ式クリップ付きの取り外し可能なシャドウマスクがフォトマスクとして使用される。このプロセスはすべての色で繰り返される。通常、緑の蛍光体が最初に塗布される。^{[188] [425] [426] [427]}蛍光体の塗布後、スクリーンは焼成され、スクリーン上に残っている可能性のある有機化学物質（蛍光体を堆積するために使用されたPVAなど）が除去される。^{[417] [428]}あるいは、真空チャンバー内で蛍光体を蒸発させてスクリーン上に凝縮させ、非常に均一なコーティングを形成することによって塗布することもできる。^[236]初期のカラーCRTでは、蛍光体はシルクスクリーン印刷で塗布されていました。^[42]蛍光体の上にカラーフィルターが付いていたり（視聴者に面している）、蛍光体から発せられる色の顔料が含まれていたり、^{[429] [314]}、カラーフィルターに封入されて、グレアを減らしながら色の純度と再現性を向上させたりしていました。 [ ^{426] [411]}このような技術は、東芝がマイクロフィルターというブランド名で販売していました。^[430]光量が不足して露出が悪くなると、画面への蛍光体の接着が悪くなり、CRTの最大解像度が制限されます。高解像度に必要な小さな蛍光体のドットは、サイズが小さいため、十分な光を受け取ることができないためです。^[431]

スクリーンに蛍光体とアルミニウムを塗布し、その上にシャドウマスクを取り付けた後、重量で 65～88% の酸化鉛を含むガラスフリットを使用してスクリーンをファンネルに接着する。酸化鉛は、ガラスフリットの融点を低くするために必要である。フリットを安定させるために酸化ホウ素 (III) も存在し、フリットの熱膨張を制御するためにフィラー粉末としてアルミナ粉末が存在することもある。^{[432] [149] [6]}フリットは、アミルアセテートまたはアルキルメタクリレートモノマーを含むポリマーに懸濁したフリット粒子と、ポリマーとモノマーを溶かす有機溶媒からなるペーストとして塗布することができる。[433] [434] 次に、CRT をオーブンで焼き、フリットを硬化させてファンネルとスクリーンを密封する。フリットには大量の鉛^が含まれるため、カラー CRT にはモノクロ CRT よりも多くの鉛が含まれる。一方、モノクロ CRT にはフリットは必要ない。ファンネルは、ガス炎を使用してファンネルとスクリーンの端を溶かして接合することにより、ガラスに直接溶着することができる^[100]。カラーCRTでは、溶着プロセス中にシャドウマスクとスクリーンが変形するのを防ぐためにフリットが使用される。スクリーンの端と、スクリーンと接合するCRTのファンネルの端は決して溶けない。^[188]フリットペーストを塗布する前に、ファンネルとスクリーンの端にプライマーを塗布して接着性を向上させることができる。^[435]レーアベークは、CRTを徐々に加熱してから435〜475℃の温度に達するまで冷却するいくつかの連続したステップで構成される^[433]（他の情報源では440℃などの異なる温度が記載されている場合がある）^[436]レーアベーク後、CRTは空気または窒素でフラッシュされて汚染物質が除去され、電子銃がCRTのネックに挿入されて密封され、CRT上に真空が形成される。^{[437] [211]}

CRT を経済的に製造できる寸法精度の制限により、電子銃軸と銃開口部の位置、シャドウマスク開口部などの幾何学的構成だけに基づいて、3 本の電子ビームを各色の蛍光体に許容可能な調整で当てられるように調整できるカラー CRT を製造することは、実際には不可能でした。シャドウマスクは、1 本のビームが特定の色の蛍光体のスポットにのみ当たることを保証しますが、個々の CRT 間の内部部品の物理的な配置のわずかなばらつきにより、シャドウマスクを通過するビームの正確な配置にばらつきが生じ、個々の管間のばらつきを個別に補正しない限り、たとえば赤色のビームからの一部の電子が青色の蛍光体に当たる可能性があります。

色の収束と色の純度は、この問題の 2 つの側面です。まず、正しい色のレンダリングのためには、ビームがスクリーンのどこで偏向するかに関係なく、3 つのビームすべてがシャドウマスクの同じ場所に当たる (そして名目上は同じ穴またはスロットを通過する) 必要があります。^{[説明が必要]}これは収束と呼ばれます。^[438]より具体的には、スクリーンの中央での収束 (ヨークによって偏向フィールドが適用されない) は静的収束と呼ばれ、スクリーンの残りの領域 (特に端と角) での収束は動的収束と呼ばれます。^[117]ビームはスクリーンの中央で収束しても、端に向かって偏向されるときに互いに離れる場合があります。このような CRT は、静的収束は良好ですが、動的収束は不良であると言えます。次に、各ビームは、照射する予定の色の蛍光体だけに照射する必要があります。これを純度と呼びます。コンバージェンスと同様に、静的純度と動的純度があり、コンバージェンスの場合の「静的」と「動的」の意味は同じです。コンバージェンスと純度は異なるパラメータです。CRT の純度は良好でもコンバージェンスが悪い場合があり、その逆もあります。コンバージェンスが悪いと、画面上の画像が登録不良の凹版印刷であるかのように、表示されたエッジと輪郭に沿って色の「影」または「ゴースト」が発生します。純度が悪いと、画面上のオブジェクトの色が違って見えますが、エッジは鮮明です。純度とコンバージェンスの問題は、画面の同じ領域または異なる領域、または画面全体で両方で同時に発生する可能性があり、画面のさまざまな部分で均一に発生する場合もあれば、程度が増減する場合もあります。

静的コンバージェンスと純度の問題に対する解決策は、CRT のネックの周りに取り付けられたカラー アライメント リング磁石のセットです。^[439]これらの可動の弱い永久磁石は、通常、偏向ヨーク アセンブリの後端に取り付けられ、未調整の管に固有の静的純度とコンバージェンスのエラーを補正するために工場で設定されます。通常、磁性材料を含浸させたプラスチック製のリングの形で 2 つまたは 3 組の磁石があり、その磁場は電子銃の軸に垂直な磁石の平面と平行です。多くの場合、1 組のリングは 2 極、もう 1 組は 4 極、残りのリングは 6 極です。^{[440]各磁気リングのペアは、磁場}ベクトルを完全に自由に調整できる単一の有効磁石を形成します(方向と大きさの両方)。磁石のペアを互いに回転させることにより、相対的な磁場の配置を変更して、ペアの有効磁場の強度を調整できます。 (磁石が互いに回転すると、各磁石の磁場は、直角に 2 つの反対の成分を持つと見なすことができ、これらの 4 つの成分 (磁石 2 つにつき 2 つずつ) が 2 組を形成し、1 つの組は互いに補強し、もう 1 つの組は反対で互いに打ち消し合います。位置が揃わない方向に回転すると、磁石の相互に補強し合う磁場成分が減少し、反対で互いに打ち消し合う成分が増加します。) 一対の磁石を一緒に回転させて、それらの相対角度を維持すると、それらの集合的な磁場の方向を変えることができます。全体として、すべての収束/純度磁石を調整することで、微調整されたわずかな電子ビーム偏向または横方向のオフセットを適用することができ、これにより、較正されていない管に固有のわずかな静的収束および純度エラーが補正されます。一度設定されると、これらの磁石は通常、接着されて固定されますが、通常は必要に応じて現場で取り外して再調整できます (例: テレビ修理店など)。

一部の CRT では、画面上の特定のポイント (通常はコーナーまたはエッジ付近) でダイナミック コンバージェンスまたはダイナミック ピュリティを実現するために、固定調整可能な磁石が追加されています。ダイナミック コンバージェンスとピュリティのさらなる調整は、通常、受動的には実行できず、アクティブな補正回路 (水平方向のコンバージェンス補正用と垂直方向のコンバージェンス補正用) が必要です。この場合、偏向ヨークにはコンバージェンス コイルが 2 個ずつ含まれており、同じコアに巻かれ、コンバージェンス信号が適用されます。つまり、3 個ずつのグループに分かれた 6 つのコンバージェンス コイルがあり、グループごとに 2 つのコイルがあり、1 つのコイルは水平方向のコンバージェンス補正用、もう 1 つは垂直方向のコンバージェンス補正用で、各グループが 1 つのコアを共有しています。グループは互いに 120° 離れています。ダイナミック コンバージェンスは、CRT の前面とシャドウ マスクが球形でないために必要であり、電子ビームの焦点ずれと非点収差を補正します。CRT 画面が球形でないという事実^[441]により、回路を使用して補正できる幾何学的問題が生じます。^[442]コンバージェンスに使用される信号は、垂直出力回路から来る 3 つの信号から生成される放物線波形です。放物線信号はコンバージェンス コイルに送られ、他の 2 つはのこぎり波信号で、放物線信号と混合されるとコンバージェンスに必要な信号が生成されます。抵抗器とダイオードを使用して、コンバージェンス信号をスクリーンの中央に固定し、静的コンバージェンスの影響を受けないようにします。水平コンバージェンス回路と垂直コンバージェンス回路は似ています。各回路には 2 つの共振器があり、通常 1 つは 15,625 Hz に、もう 1 つは 31,250 Hz に調整され、コンバージェンス コイルに送られる信号の周波数を設定します。^[443]動的コンバージェンスは、電子銃の静電四重極場を使用して実現できます。^[444]動的コンバージェンスとは、電子ビームが偏向コイルとスクリーンの間を完全に直線で移動しないことを意味します。これは、コンバージェンス コイルによって電子ビームがスクリーンに合わせて曲がるためです。

収束信号は、わずかに正弦波のような鋸歯状信号になる場合もあり、正弦波部分は各偏向コイルと直列に接続されたコンデンサを使用して生成されます。この場合、収束信号は偏向コイルを駆動するために使用されます。信号の正弦波部分により、電子ビームは画面の端の近くでよりゆっくりと移動します。収束信号を生成するために使用されるコンデンサは、S コンデンサとして知られています。このタイプの収束は、多くの CRT コンピューター モニターの偏向角度が高く、画面がフラットであるため必要です。S コンデンサの値は CRT のスキャン レートに基づいて選択する必要があるため、マルチ同期モニターには、リフレッシュ レートごとに 1 つずつ、異なる S コンデンサ セットが必要です。^[111]

動的コンバージェンスは、リング磁石、CRT に接着された磁石、偏向ヨークの位置を変えることのみを使用して、一部の CRT で実現できます。偏向ヨークの位置は、セット スクリュー、クランプ、ゴム ウェッジを使用して維持できます。^{[117] [445]} 90° 偏向角 CRT では、動的コンバージェンスを使用せずに「自己コンバージェンス」を使用する場合があります。これは、インライン トライアド配置と組み合わせると、個別のコンバージェンス コイルと関連回路が不要になり、コストが削減されます。複雑さが軽減され、CRT の奥行きが 10 ミリメートル短くなります。自己コンバージェンスは、「不均一」な磁場によって機能します。動的コンバージェンスは、110° 偏向角 CRT に必要であり、特定の周波数で偏向ヨークに 4 極巻線を使用して動的コンバージェンスを行うこともできます。^[446]

ダイナミックな色収束と純度は、CRT が後期までネックが長く (奥行きが深く)、2 軸に湾曲した面を持っていた主な理由の 1 つです。これらの幾何学的設計特性は、本質的なパッシブなダイナミックな色収束と純度に不可欠です。1990 年代頃から、洗練されたアクティブなダイナミック コンバージェンス補正回路が利用可能になり、ネックが短く、面が平らな CRT が使用できるようになりました。これらのアクティブ補正回路は、ビーム ターゲットの位置に応じてビーム偏向を微調整するために偏向ヨークを使用します。同じ技術 (および主要な回路コンポーネント) により、表示画像の回転、スキュー、およびその他の複雑なラスタージオメトリ パラメータを、ユーザーが制御する電子機器で調整することもできます。^[111]

あるいは、ガンを互いに揃える（収束させる）には、ガンごとに 1 つのリングをネックのすぐ外側に取り付けるコンバージェンス リングを使用します。リングには N 極と S 極があります。リングは 4 セットあり、1 つは RGB 収束を調整し、2 つ目は赤と青の収束を調整し、3 つ目は垂直ラスター シフトを調整し、4 つ目は純度を調整します。垂直ラスター シフトは、スキャン ラインの直線性を調整します。CRT では、CRT の端で正しい収束を確実にする動的収束回路も採用されています。パーマロイ磁石を使用して、端での収束を修正することもできます。収束は、クロスハッチ（グリッド）パターンの助けを借りて行われます。^{[447] [448]}他の CRT では、リングの代わりに押し込んだり押し出したりする磁石を使用する場合があります。^[407]初期のカラー CRT では、シャドウ マスクの穴は、収束を助けるために、画面の中央から外側に広がるにつれて徐々に小さくなっていきました。^[413]

シャドウマスクまたはアパーチャグリルが磁化されると、その磁場によって電子ビームの経路が変わります。これにより、電子が意図した経路をたどらなくなり、意図した以外の色の蛍光体に当たるため、「色純度」にエラーが発生します。たとえば、赤色ビームからの電子の一部が青色または緑色の蛍光体に当たると、純粋な赤色であるはずの画像の一部にマゼンタまたは黄色の色合いが加わります。(磁化が局所的である場合、この影響は画面の特定の領域に限定されます。) したがって、シャドウマスクまたはアパーチャグリルが磁化されていないことが重要です。地球の磁場が CRT の色純度に影響を与える可能性があります。^[447]このため、一部の CRT ではファンネルの上に外部磁気シールドが取り付けられています。磁気シールドは軟鉄または軟鋼で作られ、消磁コイルが内蔵されています。^[449]磁気シールドとシャドウマスクは地球の磁場によって永久的に磁化され、CRTを動かすと色の純度に悪影響を与える可能性があります。この問題は、多くのテレビやコンピューターモニターに見られる内蔵消磁コイルによって解決されます。消磁は自動的に行われ、CRTの電源がオンになるたびに実行されます。^{[450] [188]}磁気シールドは内部にあり、CRTの漏斗の内側にある場合もあります。^{[451] [452] [111] [453] [454] [455]}

テレビやコンピュータのモニタのカラー CRT ディスプレイには、CRT 面の周囲に消磁コイルが組み込まれていることが多い。CRT ディスプレイの電源を入れると、消磁回路がコイルに短時間の交流電流を流し、数秒かけて電流がゼロになり、コイルから減衰する交流磁場が発生する。この消磁磁場は、ほとんどの場合、シャドウマスクの磁化を除去するのに十分な強さがあり、色の純度を維持できる。^{[456] [457]}内部の消磁磁場が不十分な異常な強力な磁化の場合は、より強力なポータブル消磁装置または消磁器を使用してシャドウマスクを外部から消磁できる。しかし、交流であれ定常であれ、過度に強い磁場はシャドウマスクを機械的に変形(曲げ) させ、磁化効果によく似たディスプレイの永久的な色の歪みを引き起こす可能性がある。

ドットピッチは、デルタガンCRTを想定して、ディスプレイの最大解像度を定義します。これらの場合、スキャン解像度がドットピッチ解像度に近づくと、表示される詳細がシャドウマスクがレンダリングできるものよりも細かいため、モアレが発生します。 ^[458]ただし、アパーチャーグリルモニターでは、蛍光体ストライプに垂直の詳細がないため、垂直モアレは発生しません。小型CRTでは、これらのストリップは自動的に位置を維持しますが、大型のアパーチャーグリルCRTでは、1つまたは2つの横方向（水平）のサポートストリップが必要であり、小型CRTの場合は1つ、大型CRTの場合は2つ必要です。サポートワイヤが電子をブロックするため、ワイヤが見えるようになります。^[459]アパーチャーグリルCRTでは、ドットピッチがストライプピッチに置き換えられています。日立は、円形の代わりに楕円形の穴を使用し、それぞれ楕円形の蛍光体ドットを備えた拡張ドットピッチ（EDP）シャドウマスクを開発した。^[411]シャドウマスクCRTでは、シャドウマスクの穴をハニカム状のパターンに配置することでモアレを軽減しています。^[111]

投射型CRTはCRTプロジェクターやCRTリアプロジェクションテレビに使用され、通常は小型（7～9インチ）です。^[265]赤、緑、青のいずれかの光を発する蛍光体を使用しているため、モノクロCRTになります。 ^[460]他のモノクロCRTと構造は似ています。一般に、大型の投射型CRTの方が寿命が長く、輝度や解像度も高くなりましたが、より高価でした。^{[461] [462]}投射型CRTは、サイズの割に陽極電圧が異常に高く（5インチまたは7インチの投射型CRTでそれぞれ27kVまたは25kVなど）、^{[463] [464]}通常使用される純粋な酸化バリウムではなく、20%の多孔質タングステンまたはバリウムとカルシウムのアルミネートに埋め込まれたバリウム原子、または多孔質タングステンにコーティングされたバリウム、カルシウム、アルミニウムの酸化物からなる特別に作られたタングステン/バリウム陰極を使用します。バリウムはタングステンを通して拡散し、電子を放出する。^[465]この特殊な陰極は、通常の陰極の0.3mAではなく2mAの電流を流すことができ、^{[466] [465] [229] [167]}投影用の光源として使用できるほど明るくなる。高い陽極電圧と特別に作られた陰極は、それぞれ電子ビームの電圧と電流を増加させ、それが蛍光体から放出される光と動作中に発生する熱の量を増加させる。つまり、プロジェクターCRTは冷却を必要とする。スクリーンは通常、グリコールの入った容器（スクリーンは容器の一部を形成する）を使用して冷却される。グリコール自体が着色されている場合もあれば、^[467]無色のグリコールが着色可能な容器内で使用される場合もある（c要素と呼ばれるレンズを形成する）。色付きレンズまたはグリコールは、明るさを犠牲にして色再現を改善するために使用され、赤と緑のCRTでのみ使用される。^{[468] [469]}各CRTには独自のグリコールがあり、気泡にアクセスして、グリコールが冷えたり温まったりすると収縮したり膨張したりすることができます。プロジェクターCRTには、カラーCRTと同様に、電子ビームのフレア（影に似た迷光）である非点収差を調整するための調整リングが付いている場合があります。^[471]調整リングは3つあり、1つは2極、1つは4極、もう1つは6極です。正しく調整すると、プロジェクターはフレアなしで完全に丸いドットを表示できます。^[472]投影CRTで使用されるスクリーンは通常よりも透明で、透過率は90％でした。^[115]最初の投影CRTは1933年に製造されました。^[473]

プロジェクターCRTには静電フォーカスと電磁フォーカスの2種類があり、後者の方が高価であった。静電フォーカスでは電子ビームをフォーカスするために電子部品を使用し、CRTのネックの周囲にフォーカス磁石を配置して微調整を行った。このタイプのフォーカスは時間とともに劣化した。電磁フォーカスは1990年代初頭に導入され、既存のフォーカス磁石に加えて電磁フォーカスコイルが追加された。電磁フォーカスはCRTの寿命を通じてはるかに安定しており、CRTの寿命が尽きるまでに95%の鮮明度を維持した。^[474]

ビームインデックス管は、ユニレイ、アップルCRT、インデックストロンとも呼ばれ、^[475] 1950年代にフィルコ社がシャドウマスクのないカラーCRTを作ろうとした試みであった。これにより、収束と純度の問題がなくなり、より浅いCRTとより高い偏向角が可能になった。^[476]また、シャドウマスクを使用していないため、最終陽極に必要な電源電圧も低くなった。シャドウマスクは通常、電子銃によって生成された電子の約80%をブロックする。シャドウマスクがないため、地球の磁場の影響を受けず、消磁が不要になり、画像の明るさが増した。^[477]モノクロームCRTと同様に、アクアダグの外側コーティング、アルミニウムの内側コーティング、単一の電子銃を備えた構造であったが、赤、緑、青、UV（インデックス）蛍光体ストライプが交互に並んだスクリーン（トリニトロンに類似）を備え、側面に光電子増倍管^{[478] [477]}またはフォトダイオードがスクリーンの後ろを向いてCRTのファンネルに取り付けられ、電子ビームを追跡して、同じ電子ビームを使用して蛍光体を個別に活性化した。追跡にはインデックス蛍光体ストライプのみが使用され、アルミニウム層で覆われていない唯一の蛍光体であった。^[327]製造に要求される精度のため、棚上げされた。^{[479] [480]} 1980年代にソニーによってインデックストロンとして復活したが、少なくとも部分的にはLCDディスプレイの開発により、採用は限られていた。ビームインデックス CRT はコントラスト比が 50:1 程度と低いという問題もあった。これは、フォトダイオードが電子ビームを追跡するために、蛍光体からの発光が常に必要だったためである。これにより、シャドウマスクがないため、単一 CRT カラー CRT プロジェクターが可能になった。通常、CRT プロジェクターは、各色に 1 つずつ、3 つの CRT を使用する^[481] 。これは、高い陽極電圧とビーム電流のために大量の熱が発生するため、シャドウマスクは実用的ではなく、発生した熱で歪んでしまうため非効率的である (シャドウマスクは電子ビームのほとんどを吸収し、したがって相対論的電子によって運ばれるエネルギーのほとんどを吸収する)。3 つの CRT は、プロジェクターの設置時に複雑な較正と調整手順^[482]を実行する必要があり、プロジェクターを移動すると再較正が必要になることを意味した。単一 CRT であるため較正の必要がなくなったが、各色に独自の CRT スクリーンがあるのではなく、1 つの CRT スクリーンを 3 色に使用する必要があったため、明るさが低下した。^[475]ストライプパターンは水平解像度の制限も課します。対照的に、3画面CRTプロジェクターは単一の均一な蛍光体コーティングを備えているため、理論的な解像度の制限はありません。

フラット CRT は、フラットな画面を備えたものです。フラットな画面を備えていても、特に内部は完全に平らではなく、曲率が大幅に増加しています。注目すべき例外は LG Flatron ( LG.Philips Displays、後の LP Displays 製) で、外側と内側は完全に平らですが、スクリーン上に接着されたガラス板があり、爆縮防止のために張力のあるリムバンドが付いています。このような完全に平らな CRT は、1986 年に Zenith によって初めて導入され、フラットな張力シャドウマスクを使用していました。このシャドウマスクでは、張力がかかった状態で保持されるため、ブルーミングに対する耐性が向上しています。^{[483] [484] [485] [256] [349] [486]} LG の Flatron 技術は、現在 LG の子会社である Zenith ^{[487] [488]}によって開発されたこの技術に基づいています。フラット CRT には、たわみなど、いくつかの課題があります。垂直偏向ブースターは、減少した曲率を補うために垂直偏向コイルに送られる電流量を増やす必要がある。^[283]シンクレアTV80や多くのソニーウォッチマンで使用されているCRTは、奥行きがなく前面スクリーンが平らである点で平らであったが、電子銃はスクリーンの横に配置されていた。^{[489] [490]} TV80は静電偏向を使用していたが^[491]、ウォッチマンは内側に湾曲した蛍光体スクリーンを使用した磁気偏向を使用していた。同様のCRTがビデオドアベルで使用されていた。^[492]

• 
  Sony Watchman モノクロ CRT の側面。偏向コイルのペアの 1 つが簡単に目立ちます。

7JP4などのレーダー CRT には円形のスクリーンがあり、中心から外側に向かってビームをスキャンします。偏向ヨークが回転し、ビームが円形に回転します。^[493]スクリーンには 2 つの色が表示されることが多く、ビームがディスプレイをスキャンするときにのみ表示される明るい短時間持続色と長時間持続する蛍光体残光があります。ビームが蛍光体に当たると、蛍光体が明るく点灯し、ビームが離れると、ビームが蛍光体に当たる場所と、ビームによって「書き込まれた」レーダー ターゲットの横で、ビームが再び蛍光体に当たるまで、より暗い長時間持続残光が点灯し続けます。^{[494] [495]}

オシロスコープのCRTでは、テレビやその他の大型 CRT で一般的に使用されている磁気偏向ではなく、静電偏向が使用されています。ビームは、左右のプレート間に電界を印加することで水平方向に偏向され、上下のプレートに電界を印加することで垂直方向に偏向されます。テレビでは、サイズに対して比較的短い管に必要なほど大きな偏向角になると偏向プレートがビームを遮るため、静電偏向ではなく磁気偏向が使用されています。一部のオシロスコープの CRT には、CRT 全体で均一なアノード電位を確保し、最大 15 kV で動作するスパイラル形状のポスト偏向アノード (PDA) が組み込まれています。PDA CRT では、電子ビームは加速される前に偏向されるため、特にデューティ サイクルの短い電圧パルスを分析する場合に、感度と判読性が向上します。^{[496] [159] [497]}

高速ワンショットイベントを表示する場合、電子ビームは非常に速く偏向する必要があり、スクリーンに衝突する電子はわずかで、ディスプレイ上の画像はかすかまたは見えなくなります。非常に高速な信号用に設計されたオシロスコープCRTは、電子ビームがスクリーンに到達する直前にマイクロチャネルプレートを通過させることで、より明るい表示を実現できます。二次放出現象により、このプレートは蛍光体スクリーンに到達する電子の数を増やし、書き込み速度（明るさ）を大幅に向上させ、感度とスポットサイズも改善します。^{[498] [499]}

ほとんどのオシロスコープには、測定を容易にするために、視覚ディスプレイの一部として目盛りが付いています。目盛りは、CRTの表面の内側に恒久的に刻まれている場合もあれば、ガラスやアクリル樹脂でできた透明な外部プレートである場合もあります。内部目盛りは視差エラーを排除しますが、異なる種類の測定に合わせて変更することはできません。^[500]オシロスコープには通常、目盛りを側面から照らす手段があり、視認性が向上します。^[501]

これらは、アナログ リン光体ストレージ オシロスコープに見られます。これらは、画像を保存するためにソリッド ステート デジタル メモリに依存する デジタル ストレージ オシロスコープとは異なります。

オシロスコープで単一の短いイベントをモニターする場合、そのようなイベントは、それが実際に発生している間だけ、従来の管によって表示されます。長時間持続する蛍光体を使用すると、イベント後に画像を観察できますが、せいぜい数秒しか観察できません。この制限は、直視型ストレージブラウン管 (ストレージ管) を使用することで克服できます。ストレージ管は、イベントが発生した後、消去されるまでそのイベントを表示し続けます。ストレージ管は、蛍光体スクリーンのすぐ後ろに誘電体層でコーティングされた金属グリッドを備えている点を除いて、従来の管に似ています。メッシュに外部から印加される電圧によって、最初はメッシュ全体が一定の電位になります。このメッシュは、メインガンとは独立して動作する「フラッドガン」からの低速電子ビームに常にさらされます。このフラッドガンは、メインガンのように偏向しませんが、ストレージメッシュ全体を常に「照射」します。ストレージメッシュの初期電荷は、フラッドガンからの電子をはじき、蛍光体スクリーンに当たらないようにするものです。

メイン電子銃がスクリーンに画像を書き込むとき、メインビームのエネルギーは、ストレージメッシュに「電位レリーフ」を作成するのに十分です。このレリーフが作成された領域は、フラッドガンからの電子をはじかなくなり、電子はメッシュを通過して蛍光スクリーンを照らします。その結果、メインガンによって短時間トレースされた画像は、発生した後も引き続き表示されます。メッシュに外部電圧を再供給して一定の電位に戻すと、画像を「消去」できます。画像を表示できる時間は限られています。これは、実際にはフラッドガンがストレージメッシュの電荷をゆっくりと中和するためです。画像をより長く保持できるようにする 1 つの方法は、一時的にフラッドガンをオフにすることです。これにより、画像を数日間保持できます。ほとんどのストレージチューブでは、ストレージメッシュに低い電圧を印加して、ゆっくりと初期の電荷状態に戻すことができます。この電圧を変えることで、可変の持続性が得られます。フラッドガンとストレージメッシュへの電圧供給をオフにすると、このようなチューブは従来のオシロスコープチューブとして動作することができます。^[502]

^{ベクトルモニターは初期のコンピュータ支援設計システム[503]}で使用され、1970年代後半から1980年代半ばのAsteroidsなどのアーケードゲームにも使用されています。^[504] ベクトルモニターはラスタースキャンではなく、ポイントツーポイントでグラフィックを描画します。ベクトルディスプレイにはモノクロまたはカラーのCRTを使用でき、CRTの設計と動作の基本的な原理はどちらのタイプのディスプレイでも同じです。主な違いはビーム偏向パターンと回路にあります。

ウィリアムズ管またはウィリアムズ・キルバーン管は、バイナリ データを電子的に保存するために使用されたブラウン管です。1940 年代のコンピューターでは、ランダム アクセス デジタル ストレージ デバイスとして使用されていました。この記事で紹介した他の CRT とは異なり、ウィリアムズ管はディスプレイ デバイスではなく、実際には画面が金属板で覆われていたため、見ることはできませんでした。

一部の真空管ラジオセットでは、受信機のチューニングを補助するために「マジックアイ」または「チューニングアイ」チューブが装備されていました。チューニングは、放射状の影の幅が最小になるまで調整されます。これは、トランジスタセットがデバイスを駆動するために必要な高電圧を欠いていたときに、より高価な電気機械式メーターの代わりに使用されました。^[505]同じタイプのデバイスは、テープレコーダーの録音レベルメーターとして、および電気テスト機器を含むさまざまな他のアプリケーションで使用されました。

初期のコンピューターのディスプレイ (ベクターを使用して実用的に表示できる以上のテキストを表示する必要のあったものや、写真出力に高速性が求められたもの) には、Charactron CRT が使用されていました。これらには、穴のあいた金属製の文字マスク (ステンシル) が組み込まれており、これが幅の広い電子ビームを形作り、画面上に文字を形成します。システムは 1 組の偏向回路を使用してマスク上の文字を選択しますが、押し出されたビームが軸から外れてしまうため、2 組目の偏向プレートでビームの向きを変え、画面の中央に向かうようにする必要があります。3 組目のプレートで、必要な場所に文字を配置します。ビームは、その位置に文字を描画するために、短時間だけ非表示解除 (オン) されます。中央に小さな丸い穴があるスペースのコードに対応するマスク上の位置を選択することでグラフィックスを描画できます (実際には、単に描画されませんでした)。これにより、文字マスクが事実上無効になり、システムは通常のベクター動作に戻りました。Charactron は、3 つの偏向システムが必要だったため、非常に長いネックを持っていました。^{[506] [507]}

ニモは、インダストリアル・エレクトロニック・エンジニアズ社が製造した小型特殊CRTの商標である。これらには10個の電子銃があり、キャラクトロンと同様の方法で数字の形で電子ビームを生成する。この管は、単純な1桁表示か、適切な磁気偏向システムによって生成されるより複雑な4桁または6桁表示のいずれかであった。標準的なCRTほど複雑ではないため、この管は比較的単純な駆動回路を必要とし、画像はガラス面に投影されるため、競合タイプ（ニキシー管など）よりもはるかに広い視野角を提供した。^[508]しかし、複数の電圧が必要であり、電圧が高いため、あまり普及しなかった。

フラッドビームCRTは、ジャンボトロンのような大型ビデオウォール用のピクセルとして配列された小さな管である。この技術を使用した最初のスクリーン（三菱電機ではダイヤモンドビジョンと呼ばれた）は、 1980年のメジャーリーグベースボールオールスターゲームのために三菱電機によって導入された。^{[509] [510]}これは、内部の電子銃が焦点を絞った制御可能なビームを生成しないという点で通常のCRTと異なる。代わりに、電子は蛍光体スクリーンの前面全体に広い円錐状に噴霧され、基本的に各ユニットが1つの電球として動作する。^{[511]各ユニットは赤、緑、青の蛍光体でコーティングされ、カラーサブピクセルを構成している。この技術は、}発光ダイオードディスプレイに大部分置き換えられた。1958年以来、非焦点・非偏向CRTはグリッド制御ストロボランプとして使用されてきた。 ^[512]同じ動作原理を使用する電子刺激発光（ESL）ランプは2011年に発売された。 ^[513]

1960年代には、蛍光体を含まないフロントガラスに細いワイヤーが埋め込まれたCRTが静電プリントヘッドとして使用されていました。ワイヤーはガラスを通して電子ビーム電流を紙に流し、必要なコンテンツが電荷パターンとしてそこに堆積されます。次に、紙は反対の電荷を持つ液体インクのプールの近くを通過します。紙の帯電した部分がインクを引き寄せ、画像を形成します。^{[514] [515]}

1990年代後半から2000年代前半にかけて、フィリップス研究所は、フラットパネルディスプレイにCRTのような機能を備えたゼウスディスプレイと呼ばれる薄型CRTの一種の実験を行った。このディスプレイの陰極はディスプレイ前面の下に取り付けられ、陰極からの電子はディスプレイの背面に向けられ、ディスプレイ前面近くの電極によって抽出されるまでそこに留まり、蛍光体ドットがあるディスプレイ前面に向けられる。^{[516] [517] [518] [519] [520]}このデバイスのデモは行われたが、市販されることはなかった。

LGフィリップスディスプレイ（後のLPディスプレイ）とサムスンSDIの両社は、よりスリムなチューブを作成することでCRT技術を革新しました。 スリムなCRTには、Superslim、^[521] Ultraslim、 [ ^522] Vixlim（サムスン製）^[523] Cyber​​tubeおよびCyber​​tube+（どちらもLGフィリップスディスプレイ製）という商標がありました。^{[524] [525]} 21インチ（53 cm）のフラットCRTの奥行きは447.2ミリメートル（17.61インチ）です。 Superslimの奥行きは352ミリメートル（13.86インチ）^[526] Ultraslimは295.7ミリメートル（11.64インチ）でした。^[527]

CRT は微量のX 線を放射することがあります。これは電子ビームがシャドウマスク/アパーチャグリルと蛍光体に衝突し、高エネルギー電子が減速されるときに制動放射線(ブレーキ放射線) を生成するためです。モニターの前面から漏れる放射線の量は、一般的に無害であると考えられています。食品医薬品局の規制21 CFR 1020.10は、たとえばテレビ受信機を外部表面から 5 cm (2 インチ) の距離で 0.5ミリレントゲン/時に厳しく制限するために使用されています。2007 年以降、ほとんどの CRT の放射線はこの制限を大きく下回っています。^[528]レントゲンは古い単位であり、線量吸収を考慮していないことに注意してください。変換率は約 0.877 レントゲン/レムです。^[529]視聴者が全量を吸収したと仮定すると（ありそうにないが）、視聴者が1日2時間テレビを視聴すると、1時間あたり0.5ミリレントゲンの放射線を被ばくすると、視聴者の年間被ばく量は320ミリレム増加する。比較すると、米国の平均自然放射線量は年間310ミリレムである。慢性放射線の悪影響は、通常、被ばく量が20,000ミリレムを超えるまで目立たない。^[530]

典型的な CRT のラスタースキャンでは電子ビームのエネルギーが画面全体に分散されるため、CRT によって生成される X 線の密度は低くなります。15,000 ボルトを超える電圧は、「ソフト」 X 線を生成するのに十分です。ただし、CRT は一度に数時間オンのままになる可能性があるため、CRT によって生成される X 線の量はかなり大きくなる可能性があります。そのため、CRT で使用される厚い鉛ガラスやバリウムストロンチウムガラスなどの X 線を遮蔽する材料を使用することが重要です。^[136]

CRT から放出される X 線に関する懸念は、1967 年にゼネラル エレクトリック社製のテレビが「望ましいレベルを超える X 線」を放出していることが判明したときに始まりました。その後、すべてのメーカーのテレビも放射線を放出していることが判明しました。このため、テレビ業界の代表者が米国議会の委員会に召喚され、その後、連邦放射線規制法案が提案されました。この法案は 1968 年の放射線管理健康安全法となりました。テレビの所有者は、常にテレビの画面から少なくとも 6 フィート離れ、テレビの側面、背面、または下で「長時間の露出」を避けるように推奨されました。放射線のほとんどは下向きに放出されていることが判明しました。所有者は、放射線への露出を避けるためにテレビの内部を改造しないようにも指示されました。「放射性」テレビに関する見出しは、1960 年代の終わりまで続きました。かつてニューヨークの2人の下院議員が、テレビメーカーに「国内の1500万台のカラーテレビを家庭に出向いて検査し、放射線装置を設置する」ことを義務付ける提案をした。FDAは最終的に、米国のすべての電子製品からの放射線放出を規制し始めた。^[531]

古いカラーおよびモノクロームCRTは、蛍光体にカドミウムなどの有毒物質を使用して製造された可能性がある。 ^{[49] [532] [533] [534]}現代のCRTの背面ガラス管は鉛ガラスで作られている場合があり、不適切に廃棄されると環境に有害となる。^[535] 1970年以降、フロントパネル（CRTの表示部分）のガラスには鉛ではなく酸化ストロンチウムが使用されているが、CRTの背面は依然として鉛ガラスで製造されていた。モノクロームCRTには通常、EPA TCLPテストに合格しないほどの鉛ガラスが含まれない。TCLPプロセスでは、浸出液を検査するためにガラスを細かい粒子に粉砕し、弱酸にさらすが、無傷のCRTガラスは浸出しない（鉛はガラス化され、鉛ガラスのクリスタルウェアと同様にガラス自体の中に閉じ込められる）。

低いリフレッシュレート（60  Hz以下）では、ディスプレイの周期的なスキャンによってちらつきが生じることがあります。ちらつきは、特に周辺視野で見ると、人によって感じ方が異なります。ちらつきは一般的にCRTに関連付けられ、ほとんどのテレビは50 Hz（PAL）または60 Hz（NTSC）で動作しますが、ちらつきのない100 Hz PALテレビもあります。通常、このような低周波数で動作するモニターはローエンドモニターのみで、ほとんどのコンピューターモニターは少なくとも75 Hzをサポートし、ハイエンドモニターはちらつきを感じないように100 Hz以上に対応しています。^[536]ただし、100 Hz PALは、回路とスキャンを2つの50 Hzのビームに分割するインターリーブスキャンを使用することで実現されることがよくありました。コンピューター以外のCRTや、ソナーやレーダー用のCRTは、長残光蛍光体を使用しているため、ちらつきがありません。ビデオディスプレイで残光が長すぎると、動画がぼやけてしまいます。

テレビに使われる50Hz/60Hzのブラウン管は、水平走査周波数が15,750Hzと15,734.27Hz（NTSC方式の場合）または15,625Hz（PAL方式の場合）で動作する。^{[537]これらの周波数は}人間の可聴範囲の上限にあり、多くの人には聞こえないが、一部の人（特に子供）は動作中のブラウン管テレビの近くで高音を感知する。^[538]この音は磁気コアの磁気ひずみとフライバックトランスの巻線の周期的な動きによるものであるが^[539]、偏向コイル、ヨーク、フェライトビーズの動きによっても発生することがある。^[540]

この問題は、100/120 Hz のテレビや CGA (カラー グラフィックス アダプター) 以外のコンピューター ディスプレイでは発生しません。これらのディスプレイでは、人間には聞こえない音 (22 kHz から 100 kHz 以上) を生成する、はるかに高い水平走査周波数が使用されるためです。

ガラス壁が破損すると、大気圧によって真空管が破裂して危険な破片となり、内側に加速して全方向に高速で飛び散る可能性がある。テレビやコンピューターのディスプレイに使用されている現代のブラウン管には、エポキシ接着されたフェースプレートやその他の手段で外囲器の破損を防いでいるが、怪我を避けるためにCRTは慎重に取り扱わなければならない。^[541]

初期のCRTにはスクリーンの上にガラス板があり、接着剤で接着されていました。 ^[143]積層ガラススクリーンが作られていました。当初の接着剤はポリ酢酸ビニル(PVA) でしたが、^[542] LG Flatronなどの後期バージョンでは樹脂、おそらく紫外線硬化樹脂が使用されました。^{[543] [349]} PVAは時間の経過とともに劣化し、CRTの縁の周りに「白内障」と呼ばれる劣化した接着剤の輪ができ、スクリーンからの光が通過できなくなります。^[542]後期のCRTでは、代わりに周囲に張力のある金属リムバンドが取り付けられており、これはCRTをハウジングに取り付けるための取り付けポイントも提供します。^[384] 19インチCRTでは、リムバンドの引張応力は70 kg/cm ²です。^[544]

昔のブラウン管はフレームを使ってテレビに取り付けられていた。バンドは加熱して張力をかけ、ブラウン管に取り付ける。その後バンドは冷えてサイズが縮み、ガラスが圧縮される。^{[545] [143] [546]}これによりガラスが強化され、必要なガラスの厚さ（したがって重量）が減る。このためバンドは真空が残っている無傷のブラウン管から決して取り外すべきではない不可欠な部品である。取り外そうとするとブラウン管が破裂する恐れがある。^[324]

リムバンドは、画面が破損した場合にCRTが破裂するのを防ぐ。リムバンドはエポキシ樹脂を使用してCRTの周囲に接着することができ、ひび割れが画面を超えて漏斗に広がるのを防ぐ。^{[547] [546]}

あるいは、リムバンドによる圧縮を利用して、スクリーンの亀裂を高速で横方向に伝播させ、スクリーンを完全に貫通する前に漏斗に到達して漏斗を完全に貫通させることもできる。漏斗の壁がスクリーンよりも薄いため、これが可能になる。漏斗を完全に貫通することで、スクリーンの後ろの短い距離から空気がCRTに入るようになり、スクリーンが亀裂によって完全に貫通され、CRTに空気が入ったときにのみ破裂するようにすることで、爆縮を防ぐことができる。^[143]

十分な画像の明るさを得るために、電子を陰極からスクリーンまで十分なエネルギーで加速するには^{[548]非常に}高い電圧(EHT または超高圧) が必要であり^[549]、小型のオシロスコープ CRT では数千ボルト、大型スクリーンのカラーテレビでは数万ボルトである。これは家庭用電源電圧の何倍も高い。電源を切った後でも、関連するコンデンサや CRT 自体がしばらく電荷を保持することがあり、そのため、不注意な人間がコンデンサの放電リード線を接地するなどして、その電荷が突然接地を通じて消散する。平均的なモノクロ CRT では、1 インチあたり 1～1.5 kV の陽極電圧が使用される。^{[550] [276]}

状況によっては、CRTの電子銃、走査回路、関連配線から放射される信号を遠隔で捕捉し、ヴァン・エック・フリーキングと呼ばれるプロセスを使用してCRTに表示されているものを再構成することができる。^[551]特殊なTEMPESTシールドはこの影響を軽減することができる。しかし、このような潜在的に悪用可能な信号の放射は、他のディスプレイ技術^[552]や一般的な電子機器でも発生する。^[要出典]

CRTモニターには毒素が含まれているため、米国環境保護庁は、 CRTを特別な電子廃棄物リサイクル施設に持ち込まなければならないという規則を制定しました（2001年10月）。2002年11月、EPAはCRTを埋め立てまたは焼却処分した企業に罰金を科し始めました。地方および州の規制機関は、CRTやその他のコンピューター機器の処分を監視しています。^[553]

電子廃棄物として、CRTはリサイクルが最も難しいタイプの1つと考えられています。^{[554] CRTには、ディスプレイに必要な鉛と}蛍光体の濃度が比較的高い。米国には、CRTを回収するために少額の料金を請求し、回収した銅、ワイヤー、プリント基板を販売することで労働力を補助する会社がいくつかあります。米国環境保護庁（EPA）は、廃棄されたCRTモニターを「有害家庭廃棄物」のカテゴリに含めていますが^[555]、テスト用に保管されているCRTは、廃棄されず、投機的に蓄積されず、天候やその他の損傷から保護されていない限り、商品と見なしています。^[556]

様々な州がCRTのリサイクルに参加しており、各州は収集業者とリサイクル施設に報告義務を課しています。例えば、カリフォルニア州では、CRTのリサイクルはCALRecycle（カリフォルニア州資源リサイクル回収局）が支払いシステムを通じて管理しています。^[557]企業や家庭からCRT機器を受け入れるリサイクル施設は、CRTリサイクル支払いシステムに参加するために、CRTがカリフォルニア州の供給元からのものであることを確認するために、住所や電話番号などの連絡先情報を入手する必要があります。

欧州では、ブラウン管テレビやモニターの廃棄はWEEE指令の対象となっている。^[558]

CRTガラスのリサイクルには複数の方法が提案されている。これらの方法には、熱、機械、化学プロセスが含まれる。^{[559] [560] [561] [562]}提案された方法はすべて、ガラスから酸化鉛を除去する。一部の企業は、ガラスから鉛を分離するために炉を稼働させた。^[563]かつて、ヨーロッパの複数の企業によって、CRTをリサイクルする方法を考案するために、Recytubeプロジェクトと呼ばれる連合が結成された。^[5] CRTで使用される蛍光体には、希土類金属が含まれることが多い。^{[564] [565] [566] [313]} CRTには約7 グラムの蛍光体が含まれている。^[567]

漏斗はレーザー切断、ダイヤモンドソーやワイヤー、あるいは抵抗加熱ニクロム線を使用してCRTのスクリーンから分離することができる。^{[568] [569] [570] [571] [572]}

鉛入りブラウン管ガラスは、他のブラウン管に再溶解するために販売されたり、^[78]あるいは分解されて道路建設やタイル、^{[573] [574]}コンクリート、コンクリートおよびセメントレンガ、^[575]グラスファイバー断熱材に使用されたり、金属精錬のフラックスとして使用されたりしました。^{[576] [577]}

CRTガラスのかなりの部分は埋め立てられ、周囲の環境を汚染する可能性があります。^[5] CRTガラスはリサイクルされるよりも廃棄されることが多いです。^[578]

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