Магнитная фокусировка луча
Магнитная фокусировка луча осуществляется магнитным полем, которое создается короткой магнитной катушкой, надеваемой на горловину трубки. В это поле влетает расходящийся пучок электронов, создаваемый электронной пушкой, состоящей из катода, модулятора и анода (рис. 10.25, а).
В каждой точке пространства вектор магнитной индукции В и скорость электрона v можно разложить на две составляющих: осевые Bz, υz и радиальные Br, υt. Предположим, что электрон находится в точке А, тогда соотношение составляющих векторов примет вид, показанный на рис. 10.25, б. В результате взаимодействия составляющей скорости υz с составляющей магнитного поля Вr на электрон действует сила Лоренца 
F, направленная перпендикулярно плоскости рисунка (рис. 10.25, в). Под действием этой силы появится азимутальная составляющая скорости υ1. Эта составляющая взаимодействует с составляющей магнитной индукции Bz, в результате чего возникает сила Лоренца 
, направленная к оси трубки (рис. 10.25, г), и электрон приобретает радиальную составляющую скорости υr При совместном действии азимутальной и радиальной составляющих силы Лоренца электрон движется по спирали с непрерывно уменьшающимся радиусом витка. Существенно то, что чем сильнее отклонился электрон от оси трубки, тем больше сила F2, прижимающая его к оси. Благодаря этому электроны, влетевшие в неоднородное магнитное поле под разными углами, описав сложные траектории, пересекают ось z на одном и том же расстоянии от катушки. Изменяя величину тока, протекающего через фокусирующую катушку, можно добиться того, чтобы траектории всех электронов пересекались в плоскости экрана.
Магнитное отклонение луча
Магнитное отклонение луча осуществляется двумя парами отклоняющих катушек, расположенных на горловине трубки и создающих однородные магнитные поля во взаимно перпендикулярных направлениях. На рис. 10.26 показано магнитное поле катушки, отклоняющей электрон в вертикальном направлении. В этом случае силовые линии поля с индукцией Вх перпендикулярны плоскости рисунка и направлены к наблюдателю.
В магнитное поле влетают электроны со скоростью vz, определяемой потенциалом второго (ускоряющего) анода. Под действием силы Лоренца 
электрон движется по дуге окружности с радиусом 
. Покинув поле отклоняющих катушек, электрон движется к экрану по касательной к окружности и отклоняется от центра экрана на расстоянии hy = l* tgά. При небольших углах отклонения tgά =l1/R. Тогда
Учитывая, что индукция Вх пропорциональна числу ампер-витков I*W отклоняющей катушки, получаем
Чувствительность к магнитному отклонению равна отношению величины отклонения h4 к току I, протекающему через отклоняющие катушки:
Чувствительность показывает, на сколько миллиметров отклоняется луч на экране при токе I = 1 А, и измеряется в миллиметрах на ампер.
Преимущество магнитного отклонения по сравнению с электростатическим заключается в меньшей зависимости чувствительности от ускоряющего напряжения и возможности получения больших углов отклонения, что позволяет уменьшить длину трубки. Существенным недостатком магнитного отклонения является большая потребляемая мощность для получения требуемых токов отклонения и большая инерционность из-за значительных собственной емкости и индуктивности. Магнитные отклоняющие системы могут работать на частотах до нескольких десятков килогерц, а электростатические системы отклонения способны работать на частотах до нескольких сотен мегагерц.
Экраны ЭЛП
В большинстве ЭЛП экран представляет собой тонкий непроводящий слой люминофора, нанесенного на дно стеклянной колбы. Экран бомбардируется потоком электронов, которые передают часть своей энергии атомам люминофора, вследствие чего валентные электроны переходят на более высокие энергетические уровни в зоне проводимости. При последующем возвращении этих электронов на более низкие энергетические уровни выделяются кванты света, определяющие цвет свечения экрана. Часть электронов, оказавшихся на верхних энергетических уровнях, способна покинуть люминофор. Это явление называется вторичной электронной эмиссией. Выбитые из экрана вторичные электроны переходят на аквадаг, имеющий потенциал второго анода. При этом между экраном и вторым анодом устанавливается равновесная разность потенциалов, при которой число приходящих на экран электронов равно числу электронов, покидающих его поверхность.
Яркость свечения экрана зависит от скорости, с которой электроны бомбардируют экран, а эта скорость зависит от потенциала экрана Uэ, величина которого, в свою очередь, определяется количеством электронов, переходящих с экрана на аквадаг. На рис. 10.27, а показана зависимость коэффициента вторичной электронной эмиссии σ, равного отношению числа выбитых вторичных электронов к числу первичных электронов, бомбардирующих экран, от потенциала экрана Uэ. При увеличении Uэ растет скорость электронов, бомбардирующих экран, и количество выбитых вторичных электронов, то есть σ растет. При некоторой величине Uэ коэффициент вторичной электронной эмиссии достигает максимума, затем начинает уменьшаться. Объясняется это тем, что при больших значениях потенциала Uэ первичные электроны более глубоко проникают в люминофор, вследствие чего затрудняется выход из него вторичных электронов. На графике зависимости σ от Uэ имеются две точки, в которых σ = 1. Эти точки соответствуют первому (Uкр1)и второму (Uкр2)критическим потенциалам. На рис. 10.27, б показана зависимость потенциала экрана от потенциала второго анода.
Если Uа2 < Uкр1, то σ < 1. При бомбардировке экрана электронами на нем будет накапливаться отрицательный заряд, и его потенциал снизится до нуля. В этом случае исчезнет ускоряющее поле между катодом и экраном и экран перестанет светиться. При Ua2 = Uкр1 коэффициент σ = 1, потенциал экрана становится равным Uкр1 и возникает свечение экрана.
Если Uа2 > Uкр1, то σ > 1. При этом происходит накопление положительного заряда на экране, которое вызывает повышение потенциала экрана. Этот процесс продолжается до тех пор, пока потенциал экрана не станет чуть больше потенциала второго анода. В этом случае число электронов, уходящих с экрана, будет равно числу первичных электронов.
Если Uа2 > Uкр2, то σ < 1. При этом на экране накапливается отрицательный заряд и его потенциал снижается до величины Uкр2. Отсюда следует, что не имеет смысла устанавливать Uа2 > Uкр2, так как скорость электронов, бомбардирующих экран, определяется величиной Uэ, а не Uкр2. Поэтому увеличение Uа2 сверх значения Uкр2 не приведет к повышению яркости свечения экрана.
Для того чтобы повысить яркость свечения экрана, поверхность люминофора со стороны луча покрывают алюминиевой пленкой толщиной около 1 мкм и соединяют ее с графитовым покрытием, нанесенным на внутреннюю поверхность колбы. В этом случае потенциал экрана принудительно поддерживается равным потенциалу второго анода, и накопления заряда на экране не происходит.
Основными параметрами экрана являются яркость свечения, светоотдача, длительность послесвечения и разрешающая способность.
Яркость свечения определяется силой света, излучаемого в направлении, перпендикулярном светящейся поверхности площадью в один квадратный метр. Измеряется она в канделах на квадратный метр [Кд/м2] и зависит от плотности тока электронного луча j, которая может изменяться путем изменения напряжения на модуляторе электронной пушки. Кроме того, она зависит от потенциала экрана Uэ. Яркость свечения определяется соотношением
Здесь A, т — коэффициенты, определяемые типом люминофора;
Uo — минимальный потенциал экрана, при котором возникает свечение люминофора.
Яркость современных кинескопов составляет 120-150 Кд/м2.
Светоотдача определяет силу света в канделах, излучаемую люминофором перпендикулярно поверхности экрана, при мощности луча Рэл, равной 1 Вт. Она зависит от типа люминофора, его толщины, ускоряющего напряжения, плотности тока и других факторов. Светоотдача характеризует КПД люминофора. Не вся кинетическая энергия первичных электронов превращается в энергию видимого излучения, часть ее расходуется на нагрев экрана, вторичную электронную эмиссию электронов, излучение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Величина светоотдачи лежит в пределах от 0,1 до 15 Кд/Вт.
Длительность послесвечения — интервал времени, в течение которого наблюдается свечение экрана после прекращения возбуждения экрана. Все экраны подразделяются на экраны с очень коротким (менее 10-5 с), коротким (10-5-10-2 с), средним (10-1-10-1 с), длительным (10-1-16с) и очень длительным (более 16 с) послесвечением. В осциллографических трубках применяют экраны с коротким и очень коротким послесвечением, в кинескопах применяют экраны со средним послесвечением, в радиолокационных индикаторах применяют экраны с длительным послесвечением. Длительность послесвечения определяется типом люминофора.
Разрешающая способность оценивается числом отдельно различимых светящихся точек, приходящихся на 1см2 поверхности экрана, или линий, приходящихся на 1 см высоты экрана. Она определяется диаметром луча. Разрешающая способность тем выше, чем меньше ток луча и больше ускоряющее напряжение.