Katodstrålar

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 25 maj 2021; kontroller kräver 15 redigeringar .

Katodstrålar , även kallade "elektronstrålar" - en ström av elektroner som emitteras av katoden i ett vakuumrör.

Historik

1854 började experiment med högspänning i förtärnad luft. Och det har observerats att gnistorna färdas en markant längre sträcka under vakuum än under normala förhållanden.

Julius Plücker upptäckte katodstrålar 1859. Plücker observerade också avböjningen av katodstrålar som upptäcktes av honom under inverkan av en magnet.

1879 fann W. Crookes att i frånvaro av externa elektriska och magnetiska fält utbreder sig katodstrålar i en rak linje och insåg att de kan avledas av ett magnetfält. Med hjälp av ett gasurladdningsrör som han skapade upptäckte han att när de faller på några kristallina ämnen (nedan kallade katodoluminoforer ), får katodstrålar dem att glöda.

År 1897 upptäckte D. Thomson att katodstrålar avböjs av ett elektriskt fält, mätte förhållandet laddning till massa för partiklarna som de består av och kallade dessa partiklar elektroner . Samma år designade Karl F. Brown , baserad på W. Crookes-röret, det första katod- eller katodstråleröret [1] .

Beskrivning av katodstrålar

Katodstrålar består av elektroner som accelereras i ett vakuum av en potentialskillnad mellan katoden och anoden, det vill säga elektroder som har en negativ respektive positiv potential i förhållande till varandra. Katodstrålar har kinetisk energi och kan ge mekanisk rörelse till till exempel bladen på en spinnare. Katodstrålar avleds av magnetiska och/eller elektriska fält. Katodstrålar kan få fosfor att glöda . Därför, när man applicerar fosfor på den inre ytan av ett transparent rör, kan glöden ses på den yttre ytan av röret. Denna effekt utnyttjas i vakuum elektroniska enheter , såsom katodstrålerör , elektronmikroskop , röntgenrör och radiorör .

Den kinetiska energin E för katodstrålarna nära anoden (om det inte finns några barriärer mellan katoden och anoden) är lika med produkten av elektronladdningen e och interelektrodpotentialskillnaden U : E = eU . Till exempel, om potentialskillnaden är 12 kV , får elektronerna en energi på 12 kilo elektronvolt (keV).

För uppkomsten av katodstrålar måste elektroner fly från katoden in i interelektrodutrymmet, vilket kallas elektronemission. Det kan uppstå som ett resultat av katoduppvärmning ( termisk emission ), dess belysning ( fotoelektronisk emission ), elektronpåverkan ( sekundär elektronemission ), etc.

Även om katodstrålarnas elektroner snabbt förlorar energi i ett tätt ämne, kan de tränga in genom en tillräckligt tunn vägg (bråkdelar av en mm) från ett vakuumrör till luften om accelerationspotentialen är tillräckligt hög (tiotals kilovolt). Körningen i luften av katodstrålar med energier på tiotals kiloelektronvolt är begränsad till några centimeter.

I ett vakuum är katodstrålar inte synliga, men när de interagerar med materia orsakar de dess radioluminescens på grund av exciteringen av atomskal och emission av energi från en atom genom fotoner, inklusive synligt ljus. I synnerhet, i närvaro av restgas i vakuumröret, kan dess glöd observeras (se den rosa glöden i röret på bilden nedan). Radioluminescens observeras också i anodmaterialet eller andra föremål som faller under strålen (till exempel glas i änden av Crookes-röret), och i luft när katodstrålarna tas ut ur röret.

Katodstrålar används i elektronstråleteknologier[2] , till exempel, den universella elektronstråleförångaren UELI-1 [3] skapad för avsättning av filmbeläggningar , såväl som i elektronlitografi . Elektronstråleteknik är mer miljövänlig, mindre energikrävande och praktiskt taget avfallsfri [4] . Arcam används också i 3D-skrivare ( Electron-beam melting, EBM , Electron Beam Layered Synthesis ), och tillverkar 3D-skrivare som använder en elektronstråle.

Anteckningar

  1. ↑ 90 år av elektronisk television . Hämtad 26 november 2021. Arkiverad från originalet 26 november 2021.
  2. ↑ Elektronhantverkare . Hämtad 3 juli 2022. Arkiverad från originalet 7 april 2022.
  3. ↑ Vasichev Boris Nikitovich . Datum för åtkomst: 29 september 2016. Arkiverad från originalet 1 oktober 2016.
  4. ↑ Ryska elektronstråleteknologier 2013 Arkivkopia daterad 13 januari 2017 på Wayback Machine

Litteratur

Länkar

 elektronstråleanordningar
Sändare Crookes rör
Främja
komma ihåg
Elektron mikroskop
Övrig
Huvuddelar
Begrepp
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger