黑白显像管是通过电光转换重现电视图像的一种窄束强流电子束管，其基本工作原理是电子枪发射出的电子束被加在电子枪栅极还或阴极上的视频电信号所调制后，从而得到与原被摄景物几何相似、明暗对应的合适人眼视觉特性要求的光学图像。
黑白显像管是通过电光转换重现电视图像的一种窄束强流电子束管，其基本工作原理是：电子枪发射出的电子束被加在电子枪栅极还或阴极上的视频电信号所调制后，经过加速、聚焦、扫描、复合发光等一系列过程最终变成荧光屏上按空间分布的、亮度随电信号强弱面变化的相应光信号，从而得到与原被摄景物几何相似、明暗对应的合适人眼视觉特性要求的光学图像。
传输黑白图像的原理
电视系统传输黑白图像包括两个主要的过程：首先是在发射端将图像的亮度分布转换成电信号，这个信号经处理后由电视发射机发射出去；然后在接收端接收到的电信号经处理后再转换成亮度变化的图像。前一过程主要靠摄像管完成后，后一过程则由显像管实现。
任何一幅光学图像都可以看成是由许多亮度不同的小单元组成，这些小单元称为像素。在电视发送端，摄像管中的电子束在靶上从左到右进行扫描，称为行扫描，再把行扫描从上到下扫满整个靶，称为帧扫描。电子束在扫描过程中把靶面上形成的与光图像的亮度分布相对应的电位起伏 U(x,y)或者电荷分布 Q(x,y)依次变换成了相应的随时间变化的视频电信号 i(t)，并按像素一个个地传送到发射机经处理后发送出去。在电视接收端，天线接收到的电视信号送人电视机经处理还原出视频信号后，将视频信号加到显像管的调制极上，使电子束电流受到视频信号的调制，从而电子束在荧光屏上激发起的亮度也就会随视频信号的变化而变化，当电子束在显像管中的扫描顺序与在摄像管中的扫描顺序完全对应时，在显像管荧光屏上就会重现出原来的图像。由于人眼的视觉暂留（约 0.1s）作用，加之荧光屏有一定余辉时间，因此，本来是一行行一帧帧传送的图像，只要达到传送 25 帧/s，在屏上看到的就会使一幅连续而且活动的图像。
实际上，电子束的扫描并不是真正逐行进行的，而是隔行进行的，也就是第一次只扫描第 1、3、5、…奇数行，第二次再扫描 2、4、6…偶数行，两次扫描合起来才完成一幅完整的画面。称每扫描一个光栅为一场，奇数行场合偶数行场合起来为一帧，我国电视系统中的场扫描频率（场频）为 50Hz/s，帧扫描频率（帧频）为 25Hz/s，换句话说，场扫描的周期是 20ms，帧扫描是 40ms。
人眼的视觉分辨率大约是 1.5’（0.25 度），因此电子束扫描一帧的行数并不是越多图像就会越清晰，过多的增加扫描行数并不能使人眼分辨出来，即不会增加图像清晰程度。所以世界各国电视扫描的行数都在 500 行~800 行，我国规定为 625 行、25 帧/。
黑白显像管的结构
黑白显像管的基本结构包括电子枪、偏转系统、荧光屏和玻壳。如图 1-1 所示为黑白显像管结构示意图。
电子枪
电子枪是显像管中极为重要的组成部分
图 1-1 黑白显像管结构示意图
电子枪的第一个作用是发射并加速电子。显像管一般采用氧化物阴极，在基体金属上涂敷一层以氧化钡为 主体的氧化物，当灯丝加热使阴极表面温度达到 800 摄氏度左右，开始发射电子。电子枪的电子发射系统主要由阴极、控制极、加速极组成，加速极电压一般在 700V 左右，当阴极-控制极电压低于截止电压时，阴极表面中心部位出现电子加速场，达到一定温度的阴极就能发射出电子束，电子束经 G2 加速，形成高速电 子束流。
电子枪的第二个作用是用视频信号调制电子束流。电子束流由阴极和控制极的电位控制。发射电子束流的强度 Ic 表示为 Ic=ke（ug-Eg）。目前显像管一般采用阴极调制的方式，也就是控制极接地，将视频信号加到阴极上，此时阴 极电压越向负极变化，电子束流就越大，所以称负极性调制。这种调制方式对电子束的控制较强，调制灵敏度较高。
电子枪的第三个作用是利用电子透镜汇聚电子束，并在荧光面上将电子束聚成小点。高速电子束流经 G2 和 G3 构成的预聚焦透镜被压缩变细，再静 G3、G4、G5 构成的聚焦透镜进一步聚焦，在荧光粉面上产生足够小的光电。
偏转系统
如果不加偏转电压，则经过上述加速、聚焦的具有很高功能的电子束轰击荧光面时，仅能在荧光屏中心位置产生亮度很高的光点，难以成像；为了显示一幅图像，必须让电子束在水平方向和垂直方向上同时偏转，使整个荧光屏上的任何一点都能发光而形成光栅，这就是偏转系统的作用。
电子束的偏转方式分压偏转和磁偏转两类。由于磁偏转像差小，适用于大角度 偏转，并且在高阳极电压下偏转灵敏度的变化比电偏转小，所以显像管通常采用磁偏转。磁偏转系统由两组套在管颈外面的相互垂直的偏转线圈组成，常为 S/T 型 结构，即：垂直偏转线圈绕在磁环上为环形，水平偏转线圈为空心鞍型；水平线圈放在垂直线圈里面，且紧贴管颈，偏转线圈细管颈、大偏转角结构可使显像管长度 减小，从而大大减小体积。
一般情况下，在水平偏转线圈上输入行频为 15625Hz 的锯齿波电流，在 垂直偏转线圈上输入场频为 50HZ 的锯齿波电流。当电流通过线圈时，产生偏转磁场，使电子束偏转，如图。改变电流的大小和方向，磁场的强弱和方向也随之改 变，电子束于是随之上下左右偏移。假设偏转磁场只均匀存在于管轴方向上长度为 L 的区域，其外磁场为零。于是垂直磁场入射的电子束在磁场内作圆周运动，离开 磁场后沿圆周切线射向荧光屏面，电子束直线部分的方向延长线与 z 轴的交点 C 为电子束的偏转中心，θ为电子束偏转角，D 为电子束着屏点偏移量。
荧光屏
荧光屏是实现显像管电光转换的关键部位之一，要求发光亮度和发光效率足够高，发光光谱适合人眼观察，图像分辨率高、传递效果好，余辉时间适当，机械、化学、热稳定性好，寿命高。
荧光屏由涂覆在玻壳内表面的荧光粉层和叠于荧光粉层上面的铝膜共同组成。
显像管的发光性能首先取决于所用的荧光粉材料。黑白显像管的荧光粉称白场粉，一般用两种荧光粉混合制成，或直接采用单一白色粉。制作方法一般采用沉积法：把洗净烘干的玻屏放在涂胶机上，玻屏的倾角和转速都可由涂胶机控制。向玻屏中心注入加油醋酸钡等电解质的荧光粉和水玻璃悬浮液，开启涂胶机使其均匀涂布于玻璃基板上，经烘干后即形成牢固的荧光粉层。
在荧光粉层表面蒸度一层 0.1-0.5μm 的铝膜，并使之与电子枪的阳极相连，可以提高图像显示性能，所得荧光屏称为金属化荧光屏。这种荧光屏具有三大优点，一是铝膜与电子枪的阳极相连，可以防止介电性的荧光粉负电荷积累导致 的荧光面电位下降；二是铝膜可将荧光粉所发向管内的光纤反射到观察者一侧，从而增高荧光屏亮度、改善对比度；三是铝层能有效阻挡管内负离子对荧光粉的轰 击，防止荧光屏出现离子斑。
另外，荧光屏发光亮度还和阳极高压有关，当阳极高压大于熄点电压后，荧光屏发光亮度随阳极高压增加而呈指数增大，所以提高阳极电压是提高亮度的有效方法之一。
对黑白显像管的要求
黑白显像管是荧光屏只能发白光的一种显像管，原先被大量用于电视机、计算机终端显示器和工业监视器中，随着彩色显像管的普及，目前已较少应用。
为了得到更的图像，对黑白显像管的要求如下：
1、 亮度大。为了保证人们在白天和室内有正常照明的情况下也能观看电视，荧光屏上显示的图像必须要有足够的亮度。
2、 分辨率高。分辨率就是分辨图像细节的能力，它可用扫描行数来表示。显像管本身能达到的分辨行数应大于电视系统额定的扫描行数，但分辨率行数太高反而会在屏上显示出扫描光栅结构影像，降低电视图像的艺术性；同理，屏幕尺寸增大时荧光屏光点的大小应相应增加，否则同样会显出光栅图像。
3、 对比度大。对比度表示图像最亮处的亮度 Bmax 与最暗处的亮度 Bmin 的比值，一般用 K 表示，即 K=Bmax/Bmin。
一幅电视图像只有当 K15~20 才能得到比较好的效果。
在实际应用中，常用灰度等级来表示对比度，它表示从图像最亮处到最暗处能分辨出的亮暗层次的数目，显然，能分辨出的图像灰度等级越多，层次越清楚，越能分辨出图像的细节。电视测试卡上给出了 10 个灰度等级，一般能分辨 6~8 个等级，图像质量就已经较好。
4、 体积小。这主要是指在给定的屏幕尺寸下，尽可能缩短管子总长度，这就意味着电子束的偏转角应尽可能大。
5、 发白光。虽然人眼对黄绿色最敏感，但对于长期观看，人民还是习惯于白光，所以黑白显像管还是应选用白光或稍带蓝色的白光。
6、 功耗低、寿命长。
