Katod nurlari

Katod nurlari, shuningdek, „elektron nurlari“ deb ham ataladi — vakuum trubasining katodi tomonidan chiqarilgan elektronlar oqimi.

Vakuum trubkasida porlash

Hikoya

1854-yilda kam uchraydigan havodan yuqori kuchlanishli tok oʻtkazish bilan tajribalar boshlandi. Va uchqunlar vakuum ostida oddiy sharoitlarga qaraganda sezilarli darajada koʻproq masofani bosib oʻtishi kuzatildi.

Yuliy Plyuker 1859-yilda katod nurlarini kashf etdi. Plyukker magnit taʼsirida oʻzi kashf etgan katod nurlarining burilishini ham kuzatdi.

Uilyam Kruksning katod nurlari qurilmasi

1879-yilda V. Kruks tashqi elektr va magnit maydonlar boʻlmaganda katod nurlari toʻgʻri chiziqda tarqalishini aniqladi va ular magnit maydon tomonidan burilishi mumkinligini tushundi. U oʻzi yaratgan gaz razryad trubkasi yordamida baʼzi kristall moddalarga (keyingi oʻrinlarda katodolyuminoforlar deb ataladi) tushgan katod nurlari ularning porlashiga olib kelishini aniqladi.

1897-yilda D. Tomson katod nurlarining elektr maydoni taʼsirida ogʻishini aniqladi, ular tarkibidagi zarrachalarning zaryad-massa nisbatini oʻlchadi va bu zarrachalarni elektronlar deb nomladi. Karl F. Braun xuddi shu yili U. Crookes trubkasi asosidagi birinchi katod yoki katod nuri trubkasini ishlab chiqdi.

Katod nurlarining tavsifi

Katod nurlari katod va anod oʻrtasidagi potentsiallar farqi bilan vakuumda tezlashtirilgan elektronlardan iborat. Katod nurlari kinetik energiyaga ega. Masalan, kichik parraklarga uirlganda ularni aylantiradi. Katod nurlari magnit yoki elektr maydonlari taʼsirida burilib ketadi. Katod nurlari lyuminoforlarning porlashiga (yorugʻlik chiqarishiga) olib kelishi mumkin. Shuning uchun, shaffof naychaning ichki yuzasiga lyuminofor qoʻllanganda, trubaning tashqi yuzasida porlashni koʻrish mumkin. Bu effekt katod nurli naychalar, elektron mikroskoplar, rentgen naychalari va radio naychalari kabi vakuumli elektron qurilmalarda qoʻllanadi.

Katod nurlarining anod yaqinidagi E kinetik energiyasi (katod va anod oʻrtasida toʻsiqlar boʻlmasa) e elektron zaryadining elektrodlararo U potentsiallar farqiga koʻpaytmasiga teng. Е = eU . Masalan, potentsial farq 12 kV boʻlsa, elektronlar 12 kilo elektron volt (keV) energiya oladi.

Katod nurlarining paydo boʻlishi uchun elektronlar katoddan elektrodlararo boʻshliqqa chiqib ketishi kerak, bu hodisa elektron emissiya deb ataladi. Bu holat katodni isitish (termik emissiya), uning yoritilishi (fotoelektron emissiya), elektron taʼsiri (ikkilamchi elektron emissiya) va boshqalar natijasida yuzaga kelishi mumkin.

Katod nurlarining elektronlari zich moddada energiyani tezda yoʻqotsa ham, tezlashtirish potentsiali etarlicha yuqori (oʻnlab kilovolt) boʻlsa, ular vakuum trubkasidan havoga etarlicha yupqa devor (mm fraktsiyalari) orqali kirib borishi mumkin. Oʻnlab kiloelektronvolt energiyaga ega boʻlgan katod nurlarining havodagi oqimi bir necha santimetr bilan cheklangan.

Vakuumda katod nurlari koʻrinmaydi, ammo materiya bilan oʻzaro taʼsirlashganda, ular atom qobigʻining qoʻzgʻalishi va atom tomonidan fotonlar, shu jumladan koʻrinadigan yorugʻlik chiqishi tufayli uning radiolyuminessensiyasini keltirib chiqaradi. Xususan, vakuum trubkasida qoldiq gaz boʻlsa, uning porlashini kuzatish mumkin (2-rasmga qarang). Quyidagi fotosuratdagi naychadagi pushti porlash). Radiolyuminessensiya anod materialida yoki nur ostiga tushgan boshqa jismlarda (masalan, Kruks trubasi uchidagi shisha) va katod nurlari trubadan chiqarilganda havoda ham kuzatiladi.

Katod nurlari kino qoplamalarini choʻktirish uchun, shuningdek, elektron litografiyada qoʻllanadi. Elektron nurli texnologiyalar ekologik jihatdan qulayroq, energiyani kam sarflaydi va deyarli chiqindisiz . 3D-printerlarda ham qoʻllanadi (Elektron nurlarini eritish, EBM, Elektron nurli qatlamli sintez) Arcam kompaniyasi elektron nur yordamida ishlovchi 3D printerlarni ishlab chiqaradi.

• 
  Crookes trubkasi
• 
  Crookes trubkasi ishlamoqda
• 
  Magnit maydondagi katod nurlari
• 
  Magnit maydondagi katod nurlari