Orígenes [editar]
El tubo de rayos catódicos, o CRT, fue desarrollado por Ferdinand Braun, un científico Alemán, en 1897 pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940. A pesar de que los CRT que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios básicos.
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. Este producto se comercializó en 1922.

Funcionamiento [editar]
Artículo principal: Monitor
El monitor es el encargado de traducir y mostrar las imágenes en forma de señales que provienen de la tarjeta gráfica o la placa madre. Su interior es similar al de un televisor convencional. La mayoría del espacio está ocupado por un tubo de rayos catódicos en el que se sitúa un cañón de electrones. Este cañón dispara constantemente un haz de electrones contra la pantalla, que está recubierta de fósforo (material que se ilumina al entrar en contacto con los electrones). En los monitores a color, cada punto o píxel de la pantalla está compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo (magenta), cian (azul) y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades, puede obtenerse cualquier color.

Sección esquemática de un tubo a rayos catódicos monocromos.
Ésta es la forma de mostrar un punto en la pantalla, pero ¿cómo se consigue rellenar toda la pantalla de puntos? La respuesta es fácil: el cañón de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rápidamente, activa los siguientes puntos de la primera línea horizontal. Después sigue pintando y rellenando las demás líneas de la pantalla hasta llegar a la última y vuelve a comenzar el proceso. Esta acción es tan rápida que el ojo humano no es capaz de distinguir cómo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los píxels se activan al mismo tiempo.
El tubo de rayos catódicos es un tubo por el cual salen luminosos puntos que logran hacer la imagen.

La visualización vectorial [editar]
En el caso de un osciloscopio, la intensidad del haz se mantiene constante, y la imagen es dibujada por el camino que recorre el haz. Normalmente, la desviación horizontal es proporcional al tiempo, y la desviación vertical es proporcional a la señal. Los tubos para este tipo de usos son largos y estrechos, y además la desviación se asegura por la aplicación de un campo electrostático en el tubo mediante placas (de desviación) situadas en el cuello del tubo. Esta clase de desviación es más rápida que una desviación magnética, ya que en el caso de una desviación magnética la inductancia de la bobina impide las variaciones rápidas del campo magnético (ya que impide la variación rápida de la corriente que crea el campo magnético).

Tubo de osciloscopio1: electrodos que desvían el haz2: cañón de electrones3: haces de electrones4: bobina para hacer converger el haz5: cara interior de la pantalla cubierta de fósforo

Visualización vectorial de los ordenadores [editar]
Los primeros monitores gráficos para ordenadores utilizaban tubos de visualización vectorial similares a los de los osciloscopios. Aquí el haz trazaba líneas entre puntos arbitrarios, repitiendo el movimiento lo más rápidamente posible. Los monitores vectoriales se utilizaron en la mayor parte de los monitores de ordenador de finales de los años 1970 hasta la mitad de los años 1980. La visualización vectorial para ordenador no sufre de aliasing ni pixelización, pero están limitados ya que sólo pueden señalar los contornos de las formas, y una escasa cantidad de texto, preferiblemente de un tamaño grande. Esto es así porque la velocidad de visualización es inversamente proporcional al número de vectores que deben dibujarse y "rellenar" una zona utilizando muchos vectores es imposible, así como escribir una gran cantidad de texto. Algunos monitores vectoriales eran capaces de mostrar varios colores, a menudo utilizando dos o tres capas de fósforo. En estos monitores, controlando la fuerza del haz de electrones, se controla la capa alcanzada y en consecuencia el color mostrado, que generalmente era verde, naranja o rojo.
Otros monitores gráficos utilizaban tubos de almacenamiento (storage tube). Estos tubos catódicos almacenaban las imágenes y no necesitaban refresco periódico.

Monitores en color [editar]

Principio [editar]
Los monitores en color utilizan tres materias agrupadas en un punto, por lo que el frontal del tubo está cubierto de puntos minúsculos. Cada una de estas materias produce un color si es sometida a un flujo de electrones. Los colores pueden ser el rojo, el verde o el azul. Hay tres haces de electrones en un cañón, uno por cada color, y cada haz sólo puede encender los puntos de un color. Hay dispuesta una máscara en el tubo antes del frontal para evitar que interfieran los electrones de varios haces.

Detalle de una pantalla del TRC.

Protecciones [editar]
El vidrio utilizado en el frontal del tubo, permite el paso de la luz producida por el fósforo hacia el exterior, pero en todos los modelos modernos bloquea los rayos X generados por el impacto del flujo de electrones con una gran energía. Por esta razón el vidrio del frontal está lleno de plomo (es pues vidrio cristal). Gracias a ello y a otras protecciones internas, los tubos pueden satisfacer las normas de seguridad, que son cada vez más severas en lo que se refiere a la radiación.

Colores mostrados [editar]
Los tubos catódicos tienen una intensidad característica en el flujo de electrones, intensidad luminosa que no es lineal, lo que se denomina gamma. Para los primeros televisores, el gamma de la pantalla fue una ventaja, ya que al comprimir la señal (un poco a la manera de un pedal de compresión para una guitarra) el contraste se aumenta (nota: no se habla de compresión numérica, sino de compresión de una señal, que puede estar definida por una reducción de aquello que tiene un nivel alto y un aumento de lo que es más bajo). Los tubos modernos tienen siempre un gamma (más bajo), pero este gamma se puede corregir para obtener una respuesta lineal, permitiendo ver la imagen con sus verdaderos colores, lo que es muy importante en la imprenta entre otras cosas.

Electricidad estática [editar]
Algunas pantallas o televisores que utilizan tubos catódicos pueden acumular electricidad estática, inofensiva, sobre el frontal del tubo, lo que puede implicar la acumulación de polvo, que reduce la calidad de la imagen. Se hace necesaria una limpieza (con un trapo seco o un producto adecuado, ya que algunos productos pueden dañar la capa anti-reflejo, si ésta existe).

Los imanes [editar]
Los imanes no deberían ser puestos nunca cerca de un monitor CRT, ya que ellos pueden provocar la magnetización que causará colores equivocados en el área magnetizada. Éste es un problema de "pureza", porque golpea la pureza de uno de los colores primarios. El magnetismo provoca indeseadas deflexiones de electrones. Éste puede ser muy caro a corregir, aunque pudiera corregirse en manera solo después de algunos días o semanas. La mayor parte de los televisores modernos y casi todos los monitores de ordenador han incorporado un aparado llamado degausador que reduce o elimina los campos magnéticos indeseados.

Espectro de los fósforos azules, verdes y rojos en un Tubo de Rayos Catódicos estándar.
Es posible comprar o construir un dispositivo exterior degausador, que puede ayudar a desmagnetizar los más viejos monitores o en casos donde es ineficaz el aparato incorporado. Un transformador, que produce un gran campo magnético alternado, puede ser también usado como degausador de un monitor teniéndolo al centro del monitor, activándolo, y moviéndolo lentamente en círculos concéntricos nunca más anchos del borde del monitor, hasta que los colores brillantes no pueden ser más visualizados. Claramente durante la operación es necesario ver los colores, por lo tanto hace falta tener el monitor encendido. Este proceso puede necesitar ser repetido muchas veces para remover algunas magnetización. En casos extremos, dónde hayan sido utilizados imanes demasiado potentes, es probable que la deformación sea permanente.

Seguridad y riesgos para la salud del cliente o poseedor
Campos EM
Algunos creen que los campos electromagnéticos emitidos durante el funcionamiento del tubo catódico puedan tener efectos biológicos. La intensidad de este campo se reduce a valores irrelevantes dentro de un metro de distancia y en todo caso es más intenso a los lados de la pantalla antes que de frente.

Rayos X Como ya señalado los tubos a colores emiten una pequeña cantidad de rayos X, bloqueados para la mayor parte del espeso vidrio al plomo de la pantalla. El Food and drug administration americano ahora establece un límite de 0,5 mR/h (miliroentgen por hora) por la intensidad de los rayos X a la distancia de 5 cm de la superficie externa de un aparato televisivo.(Rif. [1])

Riesgo de implosión Al interior del tubo es practicado un gran vacío, por lo que toda su superficie actúa constantemente la hidrostática (1 kg/cm 2 ). Ésta representa una conspicua acumulación de energía potencial que puede librarse bajo forma de una implosión en caso de perjuicio del vidrio. En los tubos de los modernos televisores y monitores la parte frontal es robustecida con la interposición de láminas plásticas, de modo que pueda resistir a los choques y no se produzcan implosiones. La restante parte del tubo y en particular el cuello son en cambio muy delicados.En otros tubos, como por ejemplo los osciloscopios, no existe el refuerzo de la pantalla, en cambio se usa una pantalla plástica antepuesta.El tubo catódico tiene que ser manejado con atención y competencia; se tiene que evitar en particular levantarlo por el cuello o por los puntos de propósito previstos.

Toxicidad de los fósforos
En los viejos tubos fueron empleados como fósforos materiales tóxicos, ahora reemplazados por otros más seguros. La implosión o en todo caso la rotura del vidrio causa la dispersión de estos materiales. En la liquidación del tubo se tiene que tener en cuenta la presencia de plomo, que es considerado un contaminante.

Imágenes bombillas
En los aparatos televisivos el parpadeo producido por el continuo barrido de imagen, 50 veces al segundo pero de modo entrelazado, o sea primero dibuja todas las líneas par y sucesivamente todas las líneas impar , que en práctica lleva la frecuencia a 25 Hz, puede en algunos sujetos ser causa desencadenante de crisis epilépticas. Hay disponibles sistemas para reducir este riesgo.

Alta tensión
Los tubos de rayos catódicos son alimentados con tensiones eléctricas muy altas. Estas tensiones también pueden permanecer en el aparato durante mucho tiempo después de apagarlo y desconectarlo de la red eléctrica. Se debe evitar por lo tanto abrir el monitor o televisor si no se dispone de una adecuada preparación técnica y, en todo caso, empleando las precauciones necesarias.

Deterioro en el tiempo
Como ocurre en todos los tubos termiónicos, también en el CRT la eficiencia de emisión de electrones de parte del cátodo en el tiempo tiende a disminuir progresivamente, con consiguiente menor luminosidad de las imágenes sobre la pantalla. En los osciloscopios, la consecuencia es una menor luminosidad de la huella. Causa del deterioro, es la alteración de la capa de óxido depositada sobre la superficie del cátodo y la formación sobre la superficie de minúsculos grumos, escorias, consecuencia de los innumerables encendidos y apagados, cuya presencia constituye un filtro al flujo de electrones engendrado. En los años en que el tubo CRT fue de empleo universal, dado el elevado coste por su sustitución, existieron en comercio aparatos llamados "regeneradores", que permitían efectuar una momentánea limpieza de las escorias depositada sobre el cátodo. El método consistía en aplicar una tensión suficientemente elevada, entre el pin unido al cátodo y el pin unido a la primera rejilla cercana a él. El eventual arco voltaico que se formaba, destruía las escorias más consistentes dando por breve tiempo nueva vida al tubo.

Otras tecnologías
Los tubos catódicos se están quedando anticuados, ya que poco a poco las pantallas de plasma y LCD sustituyen a las pantallas de tubo catódico. Estos nuevos tipos de pantallas presentan algunas ventajas, como un tamaño reducido y un menor consumo de energía, aunque también tienen desventajas, como el color negro es mostrado muy claro (por la luz trasera), el tiempo de respuesta es elevado comparado con los CRT, y no muestra los colores de manera uniforme (si se hace que la pantalla muestre un único color, no es uniforme y se ve más oscuro por los bordes del monitor y más claro por el centro). Aunque el tiempo de respuesta es cada vez menor, lo que permite que algunos modelos (por debajo de 12 ms) se puedan utilizar para fines como videojuegos de acción, sin que haya que sufrir estelas en la visualización de movimientos rápidos, lo que hasta el presente era un freno importante para el uso de estas pantallas en ordenadores, aunque en la actualidad tienen un precio bastante elevado comparado con los CRT, especialmente en televisores.