Катодный луч
Като́дные лучи́, 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 1859 году. Также Плюккер наблюдал отклонение открытых им катодных лучей под действием магнита.
В 1879 году У. Крукс установил, что при отсутствии внешних электрических и магнитных полей катодные лучи распространяются прямолинейно, и понял, что они могут отклоняться магнитным полем. С помощью созданной им газоразрядной трубки он обнаружил, что, падая на некоторые кристаллические вещества (названные в дальнейшем катодолюминофорами), катодные лучи вызывают их свечение.
В 1897 году Дж. Томсон обнаружил, что катодные лучи отклоняются электрическим полем, измерил отношение заряда к массе для частиц, из которых они состоят, и назвал эти частицы электронами. В том же году Карл Ф. Браун на основе трубки У. Крукса сконструировал первую катодную, или электронно-лучевую, трубку.
Описание катодных лучей
Катодные лучи состоят из электронов, ускоряемых в вакууме разностью потенциалов между катодом и анодом, то есть 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 [англ.] , например, созданный для напыления плёночных покрытий универсальный электронно-лучевой испаритель УЭЛИ-1, в электронной литографии, а также в промышленных ускорителях электронов. Электронно-лучевые технологии более экологичны, менее энергоёмки и практически безотходны. Применяются также в 3D-принтерах (Electron-beam melting, EBM, Послойный синтез электронным пучком), компания [англ.] производит 3D-принтеры использующие электронный луч.
-
![image]()
-
![image]()
Трубка Крукса в работе -
![image]()
Катодный луч в магнитном поле -
![image]()
Катодный луч в магнитном поле
Примечания
- 90 лет электронному телевидению. Дата обращения: 26 ноября 2021. Архивировано 26 ноября 2021 года.
- Электрон-умелец. Дата обращения: 3 июля 2022. Архивировано 7 апреля 2022 года.
- Васичев Борис Никитович. Дата обращения: 29 сентября 2016. Архивировано 1 октября 2016 года.
- Российские электронно-лучевые технологии в 2013 году Архивная копия от 13 января 2017 на Wayback Machine
Литература
- Абрамян Е.А. Промышленные ускорители электронов. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 250 с.
- Мощные ускорители электронов для промышленного применения, Р.А. Салимов, УФН, 170 197–201 (2000).
- Никеров В.А. Электронные пучки за работой. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 128 с. — (Научно-популярная библиотека школьника).
- Дж. Р. Пирс. Теория и расчёт электронных пучков. — М., 2012. — 217 с. — ISBN 978-5-458-48359-9.
- Абрамян Е.А., Альтеркоп Б.А., Кулешов Г.Д. Интенсивные электронные пучки: физика,техника,применение. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 231 с.
- Алямовский И. В. Электронные пучки и электронные пушки. — М.: Советское радио, 1966. — 231 с.
- Молоковский С. И., Сушков А. Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 304 с. — ISBN 5-283-03973-0.
- Современные методы расчета электронно- оптических систем. — Л.: Материалы ; Всесоюзного семинара по методам расчета электронно-оптических систем ( 22-24 янв. 1985 г. Ленинград)., 1986. — 166 с.
- З. Шиллер, У. Гайзиг, З. Панцер. Электронно-лучевая технология. — М.: Энергия, 1980. — 528 с.
- Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.
- Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно - и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.
- Карпов Д.А., Косогоров С.Л. Ускорители электронов с выводом пучка в атмосферу для радиационных технологий. — СПб.: АО «НИИЭФА», 2021. — 114 с.
- Алимов А.С. Практическое применение электронных ускорителей. — М.: Препринт НИИЯФ МГУ. №13/877, 2011. — 41 с.
- Павлов Ю.С. Российские [англ.] в 2013 году. — Москва, Научная сессия НИЯУ МИФИ, 2013.
Ссылки
- Электронный луч в пересекающихся полях (англ.)
- Электронный луч в пересекающихся полях
В другом языковом разделе есть более полная статья שפופרת קתודית (иврит). |
В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Катодный луч, Что такое Катодный луч? Что означает Катодный луч?
Kato dnye luchi takzhe nazyvaemye elektronnymi puchkami potok elektronov izluchaemyj katodom vakuumnoj trubki Tleyushij razryad v vakuumnoj trubkeIstoriyaV 1854 godu nachalis eksperimenty s vysokim napryazheniem v razrezhyonnom vozduhe I bylo zamecheno chto iskry probegayut zametno bolshee rasstoyanie pod vakuumom v sravnenii s obychnymi usloviyami Otkryl katodnye luchi Yulius Plyukker v 1859 godu Takzhe Plyukker nablyudal otklonenie otkrytyh im katodnyh luchej pod dejstviem magnita Elektronno luchevoj pribor Uilyama Kruksa V 1879 godu U Kruks ustanovil chto pri otsutstvii vneshnih elektricheskih i magnitnyh polej katodnye luchi rasprostranyayutsya pryamolinejno i ponyal chto oni mogut otklonyatsya magnitnym polem S pomoshyu sozdannoj im gazorazryadnoj trubki on obnaruzhil chto padaya na nekotorye kristallicheskie veshestva nazvannye v dalnejshem katodolyuminoforami katodnye luchi vyzyvayut ih svechenie V 1897 godu Dzh Tomson obnaruzhil chto katodnye luchi otklonyayutsya elektricheskim polem izmeril otnoshenie zaryada k masse dlya chastic iz kotoryh oni sostoyat i nazval eti chasticy elektronami V tom zhe godu Karl F Braun na osnove trubki U Kruksa skonstruiroval pervuyu katodnuyu ili elektronno luchevuyu trubku Opisanie katodnyh luchejKatodnye luchi sostoyat iz elektronov uskoryaemyh v vakuume raznostyu potencialov mezhdu katodom i anodom to est elektrodami nahodyashimisya sootvetstvenno pod otricatelnym i polozhitelnym potencialom otnositelno drug druga Katodnye luchi obladayut kineticheskoj energiej i sposobny pridavat mehanicheskoe dvizhenie naprimer lopastyam vertushki Katodnye luchi otklonyayutsya pod dejstviem magnitnogo i ili elektricheskogo polej Katodnye luchi sposobny vyzyvat svechenie lyuminoforov Poetomu pri nanesenii lyuminoforov na vnutrennyuyu poverhnost prozrachnoj trubki svechenie mozhno videt na vneshnej poverhnosti trubki Etot effekt ispolzuetsya v vakuumnyh elektronnyh priborah naprimer v elektronno luchevyh trubkah elektronnyh mikroskopah rentgenovskih trubkah i radiolampah Kineticheskaya energiya E katodnyh luchej vblizi anoda esli mezhdu katodom i anodom otsutstvuyut kakie libo pregrady ravna proizvedeniyu zaryada elektrona e na mezhelektrodnuyu raznost potencialov U E eU Naprimer esli raznost potencialov ravna 12 kV elektrony priobretayut energiyu 12 kiloelektronvolt keV Dlya vozniknoveniya katodnyh luchej neobhodim vyhod elektronov iz katoda v mezhelektrodnoe prostranstvo kotoryj nazyvaetsya elektronnoj emissiej Ona mozhet proishodit v rezultate nagreva katoda termoelektronnaya emissiya ego osvesheniya fotoelektronnaya emissiya elektronnogo udara vtorichnaya elektronnaya emissiya i t d Hotya elektrony katodnyh luchej bystro teryayut energiyu v plotnom veshestve no skvoz dostatochno tonkuyu stenku doli mm oni mogut pronikat iz vakuumnoj trubki v vozduh esli uskoryayushij potencial dostatochno vysok desyatki kilovolt Probeg v vozduhe katodnyh luchej s energiyami v desyatki kiloelektronvolt ogranichen neskolkimi santimetrami V vakuume katodnye luchi ne vidny odnako pri vzaimodejstvii s veshestvom oni vyzyvayut ego radiolyuminescenciyu vvidu vozbuzhdeniya atomnyh obolochek i vysvechivaniya energii atomom posredstvom fotonov v tom chisle vidimogo sveta V chastnosti pri nalichii ostatochnogo gaza v vakuumnoj trubke mozhno nablyudat ego svechenie sm rozovoe svechenie v trubke na fotografii nizhe Radiolyuminescenciya nablyudaetsya takzhe u veshestva anoda ili drugih obektov popadayushih pod puchok naprimer stekla v torce trubki Kruksa i u vozduha pri vyvode katodnyh luchej za predely trubki Katodnye luchi ispolzuyutsya v angl naprimer sozdannyj dlya napyleniya plyonochnyh pokrytij universalnyj elektronno luchevoj isparitel UELI 1 v elektronnoj litografii a takzhe v promyshlennyh uskoritelyah elektronov Elektronno luchevye tehnologii bolee ekologichny menee energoyomki i prakticheski bezothodny Primenyayutsya takzhe v 3D printerah Electron beam melting EBM Poslojnyj sintez elektronnym puchkom kompaniya angl proizvodit 3D printery ispolzuyushie elektronnyj luch Trubka Kruksa v rabote Katodnyj luch v magnitnom pole Katodnyj luch v magnitnom polePrimechaniya90 let elektronnomu televideniyu neopr Data obrasheniya 26 noyabrya 2021 Arhivirovano 26 noyabrya 2021 goda Elektron umelec neopr Data obrasheniya 3 iyulya 2022 Arhivirovano 7 aprelya 2022 goda Vasichev Boris Nikitovich neopr Data obrasheniya 29 sentyabrya 2016 Arhivirovano 1 oktyabrya 2016 goda Rossijskie elektronno luchevye tehnologii v 2013 godu Arhivnaya kopiya ot 13 yanvarya 2017 na Wayback MachineLiteraturaAbramyan E A Promyshlennye uskoriteli elektronov M Energoatomizdat 1986 250 s Moshnye uskoriteli elektronov dlya promyshlennogo primeneniya R A Salimov UFN 170 197 201 2000 Nikerov V A Elektronnye puchki za rabotoj M Energoatomizdat 1988 128 s Nauchno populyarnaya biblioteka shkolnika Dzh R Pirs Teoriya i raschyot elektronnyh puchkov M 2012 217 s ISBN 978 5 458 48359 9 Abramyan E A Alterkop B A Kuleshov G D Intensivnye elektronnye puchki fizika tehnika primenenie M Energoatomizdat 1984 231 s Alyamovskij I V Elektronnye puchki i elektronnye pushki M Sovetskoe radio 1966 231 s Molokovskij S I Sushkov A D Intensivnye elektronnye i ionnye puchki M Energoatomizdat 1991 304 s ISBN 5 283 03973 0 Sovremennye metody rascheta elektronno opticheskih sistem L Materialy Vsesoyuznogo seminara po metodam rascheta elektronno opticheskih sistem 22 24 yanv 1985 g Leningrad 1986 166 s Z Shiller U Gajzig Z Pancer Elektronno luchevaya tehnologiya M Energiya 1980 528 s Popov V F Gorin Yu N Processy i ustanovki elektronno ionnoj tehnologii M Vyssh shk 1988 255 s ISBN 5 06 001480 0 Vinogradov M I Maishev Yu P Vakuumnye processy i oborudovanie ionno i elektronno luchevoj tehnologii M Mashinostroenie 1989 56 s ISBN 5 217 00726 5 Karpov D A Kosogorov S L Uskoriteli elektronov s vyvodom puchka v atmosferu dlya radiacionnyh tehnologij SPb AO NIIEFA 2021 114 s Alimov A S Prakticheskoe primenenie elektronnyh uskoritelej M Preprint NIIYaF MGU 13 877 2011 41 s Pavlov Yu S Rossijskie angl v 2013 godu Moskva Nauchnaya sessiya NIYaU MIFI 2013 SsylkiElektronnyj luch v peresekayushihsya polyah angl Elektronnyj luch v peresekayushihsya polyahV drugom yazykovom razdele est bolee polnaya statya שפופרת קתודית ivrit Vy mozhete pomoch proektu rasshiriv tekushuyu statyu s pomoshyu perevodaV state est spisok istochnikov no ne hvataet snosok Bez snosok slozhno opredelit iz kakogo istochnika vzyato kazhdoe otdelnoe utverzhdenie Vy mozhete uluchshit statyu prostaviv snoski na istochniki podtverzhdayushie informaciyu Svedeniya bez snosok mogut byt udaleny 23 fevralya 2023
