Katodestråler

Katodestråler , også kaldet "elektronstråler" - en strøm af elektroner , der udsendes af katoden i et vakuumrør.

Historie

I 1854 begyndte eksperimenter med højspænding i forkælet luft. Og det er blevet observeret, at gnisterne rejser en markant længere afstand under vakuum end under normale forhold.

Julius Plücker opdagede katodestråler i 1859. Plücker observerede også afbøjningen af ​​katodestråler opdaget af ham under påvirkning af en magnet.

I 1879 fandt W. Crookes ud af, at i fravær af eksterne elektriske og magnetiske felter udbreder katodestråler sig i en lige linje, og indså, at de kan afbøjes af et magnetfelt. Ved hjælp af et gasudladningsrør, han skabte, opdagede han, at ved at falde på nogle krystallinske stoffer (herefter kaldet katodoluminoforer ), får katodestråler dem til at gløde.

I 1897 opdagede D. Thomson , at katodestråler afbøjes af et elektrisk felt, målte ladning-til-masse-forholdet for de partikler, de er sammensat af, og kaldte disse partikler elektroner . Samme år designede Karl F. Brown , baseret på W. Crookes-røret, det første katode- eller katodestrålerør [1] .

Beskrivelse af katodestråler

Katodestråler består af elektroner, der accelereres i et vakuum af en potentialforskel mellem katoden og anoden, det vil sige elektroder, der har henholdsvis negativt og positivt potentiale i forhold til hinanden. Katodestråler har kinetisk energi og er i stand til at bibringe mekanisk bevægelse til for eksempel bladene på en spinner. Katodestråler afbøjes af magnetiske og/eller elektriske felter. Katodestråler er i stand til at få fosfor til at gløde . Når der påføres fosfor på den indvendige overflade af et gennemsigtigt rør, kan gløden derfor ses på den ydre overflade af røret. Denne effekt udnyttes i vakuum elektroniske enheder , såsom katodestrålerør , elektronmikroskoper , røntgenrør og radiorør .

Den kinetiske energi E af katodestrålerne nær anoden (hvis der ikke er nogen barrierer mellem katoden og anoden) er lig med produktet af elektronladningen e og interelektrodens potentialforskel U : E = eU . For eksempel, hvis potentialforskellen er 12 kV , erhverver elektronerne en energi på 12 kilo elektronvolt (keV).

For at fremkomme katodestråler skal elektroner undslippe fra katoden ind i interelektroderummet, hvilket kaldes elektronemission. Det kan opstå som et resultat af katodeopvarmning ( termisk emission ), dens belysning ( fotoelektronisk emission ), elektronpåvirkning ( sekundær elektronemission ) osv.

Selvom katodestrålernes elektroner hurtigt mister energi i et tæt stof, kan de trænge gennem en tilstrækkelig tynd væg (brøkdele af en mm) fra et vakuumrør ud i luften, hvis accelerationspotentialet er højt nok (tivis af kilovolt). Katodestrålernes løb i luften med energier på titusvis af kiloelektronvolt er begrænset til nogle få centimeter.

I et vakuum er katodestråler ikke synlige, men når de interagerer med stof, forårsager de dets radioluminescens på grund af excitation af atomskaller og emission af energi fra et atom gennem fotoner, inklusive synligt lys. Især ved tilstedeværelse af resterende gas i vakuumrøret kan dens glød observeres (se den lyserøde glød i røret på billedet nedenfor). Radioluminescens observeres også i anodematerialet eller andre genstande, der falder under strålen (for eksempel glas for enden af ​​Crookes-røret), og i luft, når katodestrålerne tages ud af røret.

Katodestråler bruges i elektronstråleteknologier[2] , for eksempel den universelle elektronstrålefordamper UELI-1 [3] skabt til aflejring af filmbelægninger såvel som i elektronlitografi . Elektronstråleteknologier er mere miljøvenlige, mindre energikrævende og praktisk talt fri for affald [4] . Også brugt i 3D-printere ( Electron-beam melting, EBM , Electron Beam Layered Synthesis ), fremstiller Arcam 3D-printere ved hjælp af en elektronstråle.

• Crookes rør

• Crookes rør i aktion

• Katodestråle i et magnetfelt

• Katodestråle i et magnetfelt

Noter

1. ↑ 90 år med elektronisk tv . Hentet 26. november 2021. Arkiveret fra originalen 26. november 2021. (ubestemt)
2. ↑ Elektronhåndværker . Hentet 3. juli 2022. Arkiveret fra originalen 7. april 2022. (ubestemt)
3. ↑ Vasichev Boris Nikitovich . Dato for adgang: 29. september 2016. Arkiveret fra originalen 1. oktober 2016. (ubestemt)
4. ↑ Russiske elektronstråleteknologier i 2013 Arkivkopi dateret 13. januar 2017 på Wayback Machine

Litteratur

• Abrahamyan E.A. Industrielle elektronacceleratorer . - M. : Energoatomizdat, 1986. - 250 s.
• Nikerov V.A. Elektronstråler på arbejde. — M. : Energoatomizdat, 1988. — 128 s. - ( Studentens populærvidenskabelige bibliotek ).
• J.R. Pierce. Teori og beregning af elektronstråler. - M. , 2012. - 217 s. - ISBN 978-5-458-48359-9 .
• Abrahamyan E.A., Alterkop B.A., Kuleshov G.D. Intense elektronstråler: fysik, teknologi, applikationer. - M. : Energoatomizdat, 1984. - 231 s.
• Alyamovsky IV Elektronstråler og elektronkanoner. - M . : Sovjetisk radio, 1966. - 231 s.
• Molokovskiy SI, Sushkov AD Intense elektron- og ionstråler. - M. : Energoatomizdat, 1991. - 304 s. — ISBN 5-283-03973-0 .
• Moderne metoder til beregning af elektron-optiske systemer. - L . : Materialer; All-Union seminar om metoder til beregning af elektron-optiske systemer (22.-24. januar 1985, Leningrad), 1986. - 166 s.
• Z. Schiller, W. Geisig, Z. Panzer. Elektronstråleteknologi. - M . : Energi, 1980. - 528 s.
• Popov VF, Gorin Yu. N. Processer og installationer af elektron-ion-teknologi. - M . : Højere. skole, 1988. - 255 s. — ISBN 5-06-001480-0 .
• Vinogradov M.I., Maishev Yu.P. Vakuumprocesser og udstyr til ion- og elektronstråleteknologi. - M . : Mashinostroenie, 1989. - 56 s. - ISBN 5-217-00726-5 .

Links

• Elektronstråle i skærende felter  (engelsk)
• Elektronstråle i skærende felter

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk norsk Britannica (online) Britannica (online) Granatæble
I bibliografiske kataloger	GND : 4151894-9 NDL : 00564140