Elektronų pluošto katodinių spindulių vamzdis. Elektronų pluoštų savybės ir jų pritaikymas

Elektronų pluoštai vaizduoja greitai skraidančių elektronų srautą. Elektronų pluoštai formuojami elektroniniame vamzdyje ir įvairiuose dujų išlydžio įrenginiuose.

Elektronų pluoštai turi šias savybes:

1. sukelti kai kurių kietųjų medžiagų ir skysčių (stiklo, cinko ir kadmio sulfidų) švytėjimą. Šiuo metu naudojami fosforai, kuriuose iki 25% elektronų pluošto energijos paverčiama šviesa:
2. Sulėtėjus greitiems elektronų pluoštams, materijoje atsiranda rentgeno spinduliai. Tai naudojama rentgeno vamzdeliuose;
3. elektronų pluoštai nukreipiami elektriniuose laukuose, pavyzdžiui, plokščio kondensatoriaus lauke elektronų pluoštas nukreipiamas link teigiamai įkrautos plokštės;
4. elektronų pluoštai nukreipiami magnetiniuose laukuose dėl elektronus veikiančios Lorenco jėgos. Skrisdami virš magneto šiaurinio poliaus, elektronai nukrypsta viena kryptimi, o skrendant per pietinį ašigalį – priešinga kryptimi. Iš Saulės sklindančių elektronų srautų nukrypimas Žemės magnetiniame lauke lemia tai, kad jie lenkiasi aplink Žemės paviršių ir tik poliariniuose regionuose nedidelė šių dalelių dalis prasiskverbia į viršutinius atmosferos sluoksnius ir sukelia atmosferos švytėjimą. dujos prie ašigalių (šiaurės pašvaistė);
5. Kai elektronų pluoštai patenka į medžiagą, jie ją įkaitina ir turi mechaninį poveikį. Šiluma, kurią gamina elektronų pluoštas, atsitrenkęs į kūną, yra naudojama itin gryniems metalams išlydyti vakuume;
6. Kai elektronų spindulys atsitrenkia į fotografinę juostą, ji tamsėja.

Dėl galimybės valdyti elektronų pluoštą naudojant elektrinį arba magnetinį lauką ir fosforu dengto ekrano švytėjimą veikiant pluoštui, jis naudojamas katodinių spindulių vamzdyje.

Literatūra

Aksenovičius L. A. Fizika in vidurinė mokykla: teorija. Užduotys. Testai: Vadovėlis. pašalpa bendrojo lavinimo įstaigoms. aplinka, švietimas / L. A. Aksenovičius, N. N. Rakina, K. S. Farino; Red. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 298.

>>Fizika: elektronų pluoštai. Katodinių spindulių kineskopas

Jeigu elektroninio vamzdžio anode bus padaryta skylė, tai dalis elektrinio lauko pagreitintų elektronų įskris į šią skylę ir už anodo suformuos elektronų pluoštą. Elektronų skaičių pluošte galima valdyti pastačius papildomą elektrodą tarp katodo ir anodo ir keičiant jo potencialą.
Elektronų pluoštų savybės ir jų pritaikymas. Elektronų pluoštas, atsitrenkęs į kūnus, priverčia juos įkaisti. IN moderni technologijaŠi savybė naudojama itin grynų metalų elektroniniam lydymui vakuume.
Kai greiti elektronai, atsitrenkę į medžiagą, sulėtėja, a rentgeno spinduliuotė. Šis reiškinys naudojamas rentgeno vamzdeliuose.
Kai kurios medžiagos (stiklas, cinkas ir kadmio sulfidai), bombarduojamos elektronų, švyti. Šiuo metu tokio tipo medžiagos (liuminoforai) yra tokios, kuriose iki 25% elektronų pluošto energijos paverčiama šviesos energija.
Elektronų pluoštus nukreipia elektrinis laukas. Pavyzdžiui, eidami tarp kondensatoriaus plokščių, elektronai nukreipiami iš neigiamai įkrautos plokštės į teigiamai įkrautą ( 16.20 pav).
Elektronų pluoštas taip pat nukreipiamas magnetiniame lauke. Skrisdami virš magneto šiaurinio poliaus, elektronai nukrypsta į kairę, o skrisdami virš pietų ašigalio – į dešinę ( 16.21 pav). Iš Saulės ateinančių elektronų srautų nuokrypis Žemės magnetiniame lauke lemia tai, kad dujų švytėjimas viršutiniuose atmosferos sluoksniuose (aurora) stebimas tik ašigaliuose.

Galimybė valdyti elektronų pluoštą naudojant elektrinį arba magnetinį lauką ir fosforu dengto ekrano švytėjimą, veikiant pluoštui, naudojama katodinių spindulių vamzdyje.
Katodinių spindulių vamzdis yra pagrindinis vieno iš televizorių tipų elementas ir osciloskopas - prietaisas, skirtas greitai kintamiems elektros grandinėse procesams tirti ( 16.22 pav).

Katodinių spindulių vamzdžio struktūra parodyta 16.23 pav. Šis vamzdis yra vakuuminis cilindras, kurio viena iš sienelių atlieka ekrano funkciją. Siaurame vamzdžio gale yra greitųjų elektronų šaltinis - elektronų pistoletas (16.24 pav). Jį sudaro katodas, valdymo elektrodas ir anodas (paprastai keli anodai yra vienas už kito). Įkaitintas oksido sluoksnis iš cilindrinio katodo galo išskiria elektronus SU, apsuptas šilumos skydo N. Tada jie praeina per skylę cilindriniame valdymo elektrode IN(jis reguliuoja elektronų skaičių pluošte). Kiekvienas anodas ( A 1 Ir A 2) susideda iš diskų su mažomis skylutėmis. Šie diskai įdedami į metalinius cilindrus. Tarp pirmojo anodo ir katodo susidaro šimtų ir net tūkstančių voltų potencialų skirtumas. Stiprus elektrinis laukas pagreitina elektronus, ir jie įgauna didesnį greitį. Anodų forma, vieta ir potencialai parenkami taip, kad kartu su elektronų pagreičiu būtų sufokusuotas ir elektronų spindulys, t.y. spindulio skerspjūvio plotas ekrane sumažinamas iki beveik taško dydžio.

Pakeliui į ekraną spindulys nuosekliai pereina tarp dviejų valdymo plokščių porų, panašiai kaip lygiagrečiojo plokštės kondensatoriaus plokštelės (žr. 16.23 pav.). Jeigu elektrinis laukas tarp plokščių nėra tarpo, spindulys nenukreiptas, o šviesos taškas yra ekrano centre. Kai potencialų skirtumas perduodamas vertikaliai esančioms plokštėms, spindulys pasislenka horizontalia kryptimi, o kai potencialų skirtumas perduodamas horizontalioms plokštėms, jis pasislenka vertikalia kryptimi.
Vienu metu naudojant dvi poras plokščių, šviesos tašką ekrane galima perkelti bet kuria kryptimi. Kadangi elektronų masė labai maža, jie beveik akimirksniu, t.y. per labai trumpą laiką, reaguoja į valdymo plokščių potencialų skirtumo pokyčius.
Televizoriuje naudojamame katodinių spindulių vamzdyje (vadinamajame kineskope) elektronų patrankos sukurtas spindulys valdomas naudojant magnetinį lauką. Šį lauką sukuria ant vamzdžio kaklelio dedamos ritės ( 16.25 pav).

Spalvų kineskopą sudaro trys elektronų patrankos ir mozaikinės struktūros ekranas, sudarytas iš trijų tipų fosforo (raudonos, mėlynos ir žalios). Kiekvienas elektronų pluoštas sužadina vieno tipo fosforus, kurių švytėjimas kartu sukuria a spalvotas vaizdas.
Katodinių spindulių vamzdžiai plačiai naudojami rodo- įrenginiai, prijungti prie elektroninių kompiuterių (kompiuterių). Ekranas, panašus į televizoriaus ekraną, priima informaciją, įrašytą ir apdorotą kompiuteriu. Galite tiesiogiai matyti tekstą bet kuria kalba, įvairių procesų grafikus, realių objektų vaizdus, ​​taip pat įsivaizduojamus objektus, kurie paklūsta programoje įrašytiems dėsniams kompiuteris.
Katodinių spindulių vamzdeliuose susidaro siauri elektronų pluoštai, valdomi elektros ir magnetiniai laukai. Šie spinduliai naudojami osciloskopuose, televizijos vaizdo kineskopuose ir kompiuterių ekranuose.

???
1. Kaip valdomi elektronų pluoštai?
2. Kaip veikia katodinių spindulių vamzdis?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovcevas, N.N.Sotskis, fizika 10 kl.

Pamokos turinys pamokų užrašai remiančios kadrinės pamokos pristatymo pagreitinimo metodus interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratimai savikontrolės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir multimedija nuotraukos, paveikslėliai, grafika, lentelės, diagramos, humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai gudrybės smalsiems lopšiai vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje vadovėlio fragmento atnaujinimas, naujovių elementai pamokoje, pasenusių žinių keitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis planas metams Gairės diskusijų programos Integruotos pamokos

Jei turite šios pamokos pataisymų ar pasiūlymų,

Siauras elektronų srautas vadinamas Elektronų spindulys. Elektronų pluoštas, kurį galima valdyti, gaunamas katodinių spindulių vamzdyje (93 pav.). Viena iš jos komponentai yra vakuuminis stiklo cilindras (vakuuminis pagal užsakymą 0,000001 mmHg Art.). Viename gale ji yra cilindro formos, kitame – kūgio formos, o baigiasi išgaubtu dugnu. Įjungta vidinė pusė Ant cilindro apačios užtepamas fosforo sluoksnis, vamzdžio apačioje yra katodas, kuris kaitinant išskiria elektronus. Katodas yra valdymo cilindre, kurio gale yra skylė. Per jį išeina elektronų pluoštas. Valdymo cilindro veikimas yra panašus į tinklelio veikimą triode: keisdami valdymo cilindro neigiamą potencialą, jie reguliuoja elektronų skaičių pluošte ir taip keičia tų ekrano vietų ryškumą. elektronų pluošto smūgiai. Už valdymo cilindro yra fokusavimo ir greitėjimo anodai.

Tarp valdymo cilindro ir fokusavimo anodo yra netolygus elektrinis laukas, kurio ekvipotencialūs paviršiai turi lęšio A formą, vadinamą elektrostatinis lęšis(94 pav.). Šis lęšis sufokusuoja elektronų pluoštą ir suteikia elektronams pagreitį, po kurio elektronų pluoštas patenka į elektrostatinį lęšį B tarp fokusavimo ir greitinančio anodo.

Paimkime elektronus taškuose 1 ir 2. Juose, kaip ir bet kuriuose kituose taškuose, elektrinio lauko stipris yra statmenas ekvipotencialiems paviršiams, o krūvį veikia jėgos F 1 ir F 2, priešingai nukreiptos lauko stiprumui ties šiuos taškus. Šių jėgų komponentai F 1 "ir F 2" suteikia pagreitį elektronams išilgai cilindrų ašies. Komponentas F" 1 nukreipia spindulį žemyn, o komponentas F" 2 - aukštyn.

Objektyvas B suteikia elektronams papildomą pagreitį ir, be to, sukelia papildomą elektronų pluošto fokusavimą. Spindulio elektronai praskrieja per pirmąją lęšio pusę su mažiau Vidutinis greitis nei antrasis (kur jis pasiekia 10 4 km/sek), todėl spindulio nukreipimas žemyn yra didesnis nei aukštyn. Kai nukreipiamas link ašies viršutinėje objektyvo pusėje, spindulys susiaurėja. Tas pats vyksta apatinėje jo pusėje. Keičiant fokusavimo anodo potencialą, pakeičiamas pluošto konvergencija ir jis sufokusuojamas į ekraną. Pakeliui į ekraną elektronų spindulys eina pakaitomis tarp dviejų plokščių porų, esančių viena kitai statmenose plokštumose ir turinčių laidus į išorę.

Katodas, valdymo cilindras, fokusavimo anodas, greitinantis anodas sudaro įtaisą, vadinamą elektronų pistoletas. Išsiaiškinkime, kokios elektronų pluošto savybės naudojamos katodinių spindulių vamzdyje. Jį įjungę (95 pav., a) ir sufokusavus spindulį į ekraną, pamatysime jame šviečiantį tašką. Elektronų pluoštas, krintantis ant fosforo, sukelia jo švytėjimą. Ši savybė naudojama katodinių spindulių vamzdžių, naudojamų osciloskopuose, televizoriuose ir radare, ekranams gaminti.

Prijunkite vertikalių plokščių gnybtus prie nuolatinės srovės šaltinio. Perkeldami spindulį (šviesos tašką) per ekraną, matome, kad spindulys nukrypo link plokštės su teigiamu potencialu. Keičiantis plokščių poliškumui, keičiasi ir spindulio poslinkio horizontalioje plokštumoje kryptis. Kai horizontalios plokštės yra prijungtos prie srovės šaltinio ir pasikeitus poliškumui, spindulys judės vertikalia plokštuma. Jei vertikaliai išdėstytoms plokštėms yra taikoma kintamoji įtampa, spindulys (ir šviesos taškas ekrane), veikiamas susidariusio elektrinio lauko, pradės svyruoti tarp plokščių horizontalia kryptimi (išilgai X ašies). arba t laiko ašį), o kai kintamoji įtampa paduodama horizontalioms plokštėms, ji svyruos vertikalia kryptimi (išilgai Y ašies). Dėl greitos šviesos taško vibracijos ekrane gaunama šviesi tiesi linija.

Ant vamzdžio šono pastatykime lanko formos magnetą. Matome, kad elektronų pluošto taškas pasislinko į ekrano kraštą. Sukeiskime magneto polius, šviesos taškas nukrypsta per ekraną priešinga kryptimi. (Atsižvelgiant į tai, kad spindulys yra elektronų srautas, naudokite kairiosios rankos taisyklę, kad nustatytumėte dėmės nukreipimo kryptį ekrane.) Elektronų pluoštą nukreipia elektriniai ir magnetiniai laukai. Dėl maža masė elektronas, elektronų pluoštas yra praktiškai inercinis. Tai leidžia akimirksniu jį perkelti.

Osciloskope tiriama įtampa tiekiama į horizontalias plokštes (žr. 93 pav.), o į vertikalias plokštes iš specialaus prietaiso (žr. 95 pav., b). Didėjanti tiesiogiai proporcingai laikui, pjūklo įtampa sukelia tolygų šviesos taško judėjimą ekrane horizontalia kryptimi per laiką t 1, pavyzdžiui, iš kairės į dešinę. Tada jis labai greitai nukrenta iki nulio per laiką t 2. Per t 2 elektronų pluoštas grįžta į pradinė padėtis, ir procesas kartojasi. Spindulio grįžimo eigos metu valdymo cilindrui taikoma neigiama blokavimo įtampa, blokuojanti elektronų patekimą į osciloskopo ekraną. Tai leidžia jį stebėti grafinis vaizdas greitai vykstantys periodiniai elektriniai procesai.

Yra katodinių spindulių lempos su magnetinio fokusavimo ir nukreipimo įtaisais. Jie naudojami kaip televizijos imtuvai (vaizdo vamzdeliai). Jų konstrukcija yra paprastesnė nei elektrostatinių.