Показать меню

Катодные лучи

Катодные лучи, также называемые «электронными пучками» — поток электронов, излучаемый катодом вакуумной трубки.

История

В 1854 году начались эксперименты с высоким напряжением в разрежённом воздухе. И было замечено, что искры пробегают заметно большее расстояние под вакуумом, в сравнении с обычными условиями.

Открыл катодные лучи Юлиус Плюккер в 1859г. Также Плюккер наблюдал отклонение открытых им катодных лучей под действием магнита.

Описание катодных лучей

Катодные лучи состоят из электронов, ускоряемых в вакууме разностью потенциалов между катодом и анодом, т.е. электродами, находящимися соответственно под отрицательным и положительным потенциалом относительно друг друга. Катодные лучи обладают кинетической энергией и способны придавать механическое движение, например, лопастям вертушки. Катодные лучи отклоняются под действием магнитного и/или электрического полей. Катодные лучи способны вызывать свечение люминофоров. Поэтому при нанесении люминофоров на внутреннюю поверхность прозрачной трубки, свечение можно видеть на внешней поверхности трубки. Этот эффект используется в вакуумных электронных приборах, например в электронно-лучевых трубках, электронных микроскопах, рентгеновских трубках и радиолампах.

Кинетическая энергия E катодных лучей вблизи анода (если между катодом и анодом отсутствуют какие-либо преграды) равна произведению заряда электрона e на межэлектродную разность потенциалов U: Е = eU. Например, если разность потенциалов равна 12 кВ, электроны приобретают энергию 12 килоэлектронвольт (кэВ).

Для возникновения катодных лучей необходим выход электронов из катода в межэлектродное пространство, который называется электронной эмиссией. Она может происходить в результате нагрева катода (термоэлектронная эмиссия), его освещения (фотоэлектронная эмиссия), электронного удара (вторичная электронная эмиссия) и т.д.

Хотя электроны катодных лучей быстро теряют энергию в плотном веществе, но сквозь достаточно тонкую стенку (доли мм) они могут проникать из вакуумной трубки в воздух, если ускоряющий потенциал достаточно высок (десятки киловольт). Пробег в воздухе катодных лучей с энергиями в десятки килоэлектронвольт ограничен несколькими сантиметрами.

В вакууме катодные лучи не видны, однако при взаимодействии с веществом они вызывают его радиолюминесценцию ввиду возбуждения атомных оболочек и высвечивания энергии атомом посредством фотонов, в том числе видимого света. В частности, при наличии остаточного газа в вакуумной трубке можно наблюдать его свечение (см. розовое свечение в трубке на фотографии ниже). Радиолюминесценция наблюдается также у вещества анода или других объектов, попадающих под пучок (например, стекла в торце трубки Крукса), и у воздуха при выводе катодных лучей за пределы трубки.

Катодные лучи используются в электронно-лучевых технологиях , например, созданный для напыления плёночных покрытий универсальный электронно-лучевой испаритель УЭЛИ-1, а также в электронной литографии. Электронно-лучевые технологии более экологичны, менее энергоёмки и практически безотходны. Применяются также в 3D-принтерах (Electron-beam melting, EBM, Послойный синтез электронным пучком).

  • Трубка Крукса

  • Трубка Крукса в работе

  • Катодный луч в магнитном поле

  • Катодный луч в магнитном поле

Еще по этой теме:
Пиримидиновый димер
15:56, 10 декабрь
Пиримидиновый димер
Пиримидиновый димер — дефект ДНК, возникающий в результате образования ковалентной связи между двумя соседними пиримидиновыми основаниями (тимином или цитозином) под действием ультрафиолетовых лучей.
Изотопы технеция
12:20, 09 декабрь
Изотопы технеция
Изотопы технеция — разновидности атомов (и ядер) химического элемента технеция, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Технеций один из двух легких элементов периодической системы, для которого
Высокопёрый понтинус
14:11, 07 декабрь
Высокопёрый понтинус
Высокопёрый понтинус (лат. Pontinus rathbuni) — вид лучепёрых рыб из семейства скорпеновых. Распространены в западной части Атлантического океана. Описание Тело удлинённое, несколько сжато с
Хохлатый самарис
01:19, 07 декабрь
Хохлатый самарис
Хохлатый самарис (лат. Samaris cristatus) — вид лучепёрых рыб из семейства самаровых (Samaridae). Широко распространены в Индо-Тихоокеанской области. Максимальная длина тела 22 см. Морские придонные
Пескожилы (род)
20:03, 05 декабрь
Пескожилы (род)
Пескожилы (лат. Trichonotus) — род лучепёрых рыб из отряда Trachiniformes. Единственный род в семействе трихонотовых, или пескожилых (Trichonotidae). Описание Небольшие рыбы длиной от 8,3 до 22
Ионизация атмосферы
01:00, 16 июнь
Ионизация атмосферы
Атмосфера содержит мельчайшие положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы и благодаря их присутствию не являете» идеальным изолятором, а обладает способностью проводить электричество. Ионы
Комментарии:
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail: