Katodisäteet

Katodisäteet , joita kutsutaan myös "elektronisäteiksi" - tyhjiöputken katodin lähettämä elektronivirta .

Historia

Vuonna 1854 aloitettiin kokeet korkeajännitteellä harvinaisessa ilmassa. Ja on havaittu, että kipinät kulkevat huomattavasti pidemmän matkan tyhjiössä kuin normaaleissa olosuhteissa.

Julius Plücker löysi katodisäteet vuonna 1859. Plücker havaitsi myös katodisäteiden taipumista, jonka hän löysi magneetin vaikutuksesta.

Vuonna 1879 W. Crookes havaitsi, että ulkoisten sähkö- ja magneettikenttien puuttuessa katodisäteet etenevät suoraviivaisesti, ja tajusi, että magneettikenttä voi kääntää ne. Hän havaitsi luomansa kaasupurkausputken avulla, että katodisäteet saavat ne hehkumaan joutuessaan joidenkin kiteisten aineiden päälle (jäljempänä katodiluminoforit ).

Vuonna 1897 D. Thomson havaitsi, että katodisäteet poikkeavat sähkökentän vaikutuksesta, mittasi hiukkasten, joista ne koostuvat, varaus-massasuhteen ja kutsui näitä hiukkasia elektroneiksi . Samana vuonna Karl F. Brown suunnitteli W. Crookesin putkeen ensimmäisen katodi- tai katodisädeputken [1] .

Katodisäteiden kuvaus

Katodisäteet koostuvat elektroneista, joita kiihdytetään tyhjiössä katodin ja anodin välisellä potentiaalierolla, eli elektrodeista, jotka ovat vastaavasti negatiivisessa ja positiivisessa potentiaalissa toisiinsa nähden. Katodisäteillä on kineettistä energiaa ja ne pystyvät saamaan mekaanista liikettä esimerkiksi kehruun teriin. Magneetti- ja/tai sähkökentät taivuttavat katodisäteet . Katodisäteet pystyvät saamaan loisteaineet hehkumaan . Siksi, kun levitetään fosforia läpinäkyvän putken sisäpinnalle, hehku voidaan nähdä putken ulkopinnalla. Tätä vaikutusta hyödynnetään tyhjiöelektroniikkalaitteissa , kuten katodisädeputkissa , elektronimikroskopeissa , röntgenputkissa ja radioputkissa .

Anodin lähellä olevien katodisäteiden kineettinen energia E (jos katodin ja anodin välillä ei ole esteitä) on yhtä suuri kuin elektronivarauksen e ja elektrodien välisen potentiaalieron U tulo : E = eU . Esimerkiksi jos potentiaaliero on 12 kV , elektronit saavat 12 kiloelektronivoltin ( keV) energian.

Katodisäteiden ilmaantumiseksi elektronien on poistuttava katodista elektrodien väliseen tilaan, jota kutsutaan elektroniemissioksi. Se voi tapahtua katodin lämmittämisen ( terminen emissio ), sen valaistuksen ( valoelektroninen emissio ), elektroniiskun ( sekundaarielektroniemissio ) jne. seurauksena.

Vaikka katodisäteiden elektronit menettävät nopeasti energiaa tiheässä aineessa, ne voivat tunkeutua riittävän ohuen seinämän läpi (mm murto-osat) tyhjiöputkesta ilmaan, jos kiihdytyspotentiaali on riittävän suuri (kymmeniä kilovoltteja). Kymmenien kiloelektronivolttien energioiden katodisäteiden kulkeminen ilmassa on rajoitettu muutamaan senttimetriin.

Tyhjiössä katodisäteet eivät ole näkyvissä, mutta vuorovaikutuksessa aineen kanssa ne aiheuttavat sen radioluminesenssia johtuen atomikuorten virityksestä ja atomin energiaemissiosta fotonien, mukaan lukien näkyvän valon, kautta. Erityisesti, kun tyhjiöputkessa on jäännöskaasua, sen hehku voidaan havaita (katso putken vaaleanpunainen hehku alla olevassa kuvassa). Radioluminesenssia havaitaan myös anodimateriaalissa tai muissa säteen alle putoavissa esineissä (esim. lasissa Crookes-putken päässä) ja ilmassa, kun katodisäteet otetaan ulos putkesta.

Katodisäteitä käytetään elektronisuihkuteknologioissa[2] , esimerkiksi yleismaailmallisessa elektronisuihkuhaihduttimessa UELI-1 [3] , joka on luotu kalvopinnoitteiden pinnoittamiseen , sekä elektronilitografiassa . Elektronisuihkuteknologiat ovat ympäristöystävällisempiä, vähemmän energiaintensiivisiä ja käytännössä jätteettömiä [4] . Käytetään myös 3D-tulostimissa ( Electron-beam melting, EBM , Electron Beam Layered Synthesis ), Arcam valmistaa 3D-tulostimia elektronisuihkulla.

• Crookes putki

• Crookes putki toiminnassa

• Katodisäde magneettikentässä

• Katodisäde magneettikentässä

Muistiinpanot

1. ↑ 90 vuotta elektronista televisiota . Haettu 26. marraskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 26. marraskuuta 2021. (määrätön)
2. ↑ Elektronikäsityöläinen . Haettu 3. heinäkuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 7. huhtikuuta 2022. (määrätön)
3. ↑ Vasichev Boris Nikitovitš . Käyttöpäivä: 29. syyskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 1. lokakuuta 2016. (määrätön)
4. ↑ Venäjän elektronisuihkuteknologiat vuonna 2013 Arkistokopio päivätty 13. tammikuuta 2017 Wayback Machinessa

Kirjallisuus

• Abrahamyan E.A. Teolliset elektronikiihdyttimet . - M .: Energoatomizdat, 1986. - 250 s.
• Nikerov V.A. Elektronisäteet työssä. — M .: Energoatomizdat, 1988. — 128 s. - ( Opiskelijan populaaritieteellinen kirjasto ).
• J.R. Pierce. Elektronisuihkujen teoria ja laskenta. - M. , 2012. - 217 s. - ISBN 978-5-458-48359-9 .
• Abrahamyan E.A., Alterkop B.A., Kuleshov G.D. Voimakkaat elektronisäteet: fysiikka, tekniikka, sovellukset. - M .: Energoatomizdat, 1984. - 231 s.
• Alyamovsky IV Elektronisuihkut ja elektronitykit. - M . : Neuvostoliiton radio, 1966. - 231 s.
• Molokovskiy SI, Sushkov AD Voimakkaat elektroni- ja ionisäteet. - M .: Energoatomizdat, 1991. - 304 s. — ISBN 5-283-03973-0 .
• Nykyaikaiset elektronioptisten järjestelmien laskentamenetelmät. - L . : Materiaalit; Koko unionin seminaari elektronioptisten järjestelmien laskentamenetelmistä (22.-24. tammikuuta 1985, Leningrad), 1986. - 166 s.
• Z. Schiller, W. Geisig, Z. Panzer. Elektronisuihkutekniikka. - M . : Energia, 1980. - 528 s.
• Popov VF, Gorin Yu. N. Elektroni-ionitekniikan prosessit ja asennukset. - M . : Korkeampi. koulu, 1988. - 255 s. — ISBN 5-06-001480-0 .
• Vinogradov M.I., Maishev Yu.P. Tyhjiöprosessit ja laitteet ioni- ja elektronisuihkuteknologiaan. - M . : Mashinostroenie, 1989. - 56 s. - ISBN 5-217-00726-5 .

Linkit

• Elektronisuihku leikkaavissa kentissä  (englanniksi)
• Elektronisuihku leikkaavissa kentissä

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Hienoa norjalaista Britannica (verkossa) Britannica (verkossa) Granaattiomena
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4151894-9 NDL : 00564140