阴极射线

阴极射线或电子束 (e-beam) 是在放电管中观察到的电子流。 如果抽真空的玻璃管配备两个电极并施加电压，则观察到正电极后面的玻璃会发光，这是由于阴极（连接到电源负极端子的电极）发射的电子。 它们于 1859 年由德国物理学家 Julius Plücker 和 Johann Wilhelm Hittorf 首次观察到，并于 1876 年由 Eugen Goldstein Kathodenstrahlen 或阴极射线命名。 1897年，英国物理学家J.J.汤姆森证明阴极射线是由一种以前不为人知的带负电粒子组成的，后来被命名为电子。 阴极射线管 (CRT) 使用被电场或磁场偏转的聚焦电子束在屏幕上呈现图像。

阴极射线之所以如此命名，是因为它们是由真空管中的负电极或阴极发射的。 要将电子释放到管中，它们首先必须与阴极原子分离。 在发现阴极射线的早期实验性冷阴极真空管（称为克鲁克斯管）中，这是通过在阳极和阴极之间使用数千伏特的高电势来电离管中残留的气体原子来实现的。 正离子被电场加速朝向阴极，当它们与阴极碰撞时，它们将电子击出表面； 这些是阴极射线。 现代真空管使用热电子发射，其中阴极由细丝制成，通过单独的电流加热。 灯丝增加的随机热运动将电子从灯丝表面撞出，进入管子的真空空间。

由于电子带负电荷，它们被负阴极排斥并被吸引到正阳极。 它们在空管中平行行进。 施加在电极之间的电压将这些低质量粒子加速到高速。 阴极射线是看不见的，但当它们撞击管的玻璃壁时，它们的存在首先在这些克鲁克斯管中被发现，激发了玻璃涂层的原子并使它们发光，这种辉光称为荧光。 研究人员注意到，放置在阴极前面的管子中的物体可能会在发光的壁上投下阴影，并意识到一定有东西从阴极直线移动。 电子撞击管子后部后，它们会到达阳极，然后通过电源穿过阳极线，然后通过阴极线返回阴极，因此阴极射线会携带电流通过管子。

通过真空管的阴极射线束中的电流可以通过使它穿过阴极和阳极之间的金属丝网（栅格）来控制，在该金属丝网上施加小的负电压。 电线的电场使一些电子偏转，阻止它们到达阳极。 通过阳极的电流量取决于电网上的电压。 因此，可以使栅极上的小电压控制阳极上大得多的电压。 这是真空管用来放大电信号的原理。 1907 年至 1914 年间开发的三极管真空管是xxx个可以放大的电子设备，至今仍在无线电发射机等某些应用中使用。 高速阴极射线束也可以通过施加电压的管中的附加金属板产生的电场或由线圈（电磁铁）产生的磁场来控制和操纵。 它们用于阴极射线管、电视和计算机显示器以及电子显微镜。

• 克鲁克斯管。 阴极（负端子）在右侧。 阳极（正极端子）在底部的管底部。
• 阴极射线从管子后部的阴极射出，撞击玻璃前部，使其发出绿色荧光。 管中的金属十字投射出阴影，表明光线沿直线传播。
• 磁铁通过管颈产生水平磁场，使光线向上弯曲，因此十字架的阴影更高。
• 当磁铁反转时，它会使光线向下弯曲，因此影子较低。 粉红色的辉光是由阴极射线撞击管中残留的气体原子引起的。

在 Otto von Guericke 于 1654 年发明真空泵之后，物理学家开始尝试让高压电通过稀薄的空气。 1705 年，人们注意到静电发生器火花通过低压空气比通过大气压空气传播的距离更长。