Будова й принцип дії електронно-променевої трубки та її застосування.

Електронно-променевою трубкою називається вакуумний електронний прилад, який дозволяє перетворювати електричні сигнали у видиме зображення.

Трубка являє собою вакуумний балон, одна із стінок якого є екраном (мал.3). У вузькому кінці трубки міститься джерело швидких електронів – електронна гармата. Вона складається з катода, діафрагми і анода. За допомогою діафрагми з електронів, які випускає катод, виділяється вузький електронний пучок. В електричному полі, створюваному між катодом і циліндричним анодом, електрони розганяються до швидкості порядку 104 км/с.

мал.3

Електронний промінь проходить через два конденсатори, пластини яких розміщені у взаємно перпендикулярних площинах, і попадає на екран, покритий речовиною, яка світиться під дією падаючих на нього електронів. У місці падіння променя на екрані з’являється світна точка.

Якщо подати на горизонтальні пластини конденсатора постійну напругу, напрям електронного променя зміниться і світна точка зміститься вздовж вертикалі. У випадку змінної напруги електронний промінь коливатиметься у вертикальній площині, а на екрані з’явиться світна вертикальна лінія, довжина якої залежить від значення прикладеної напруги. За довжиною цієї лінії можна знаходити значення дуже слабких напруг і сил струму.

На вертикальні пластини конденсатора подається змінна напруга пилкоподібної форми (мал.4)

мал.4

Під дією такої напруги світна точка рівномірно переміщатиметься вздовж горизонталі, наприклад вправо, а потім стрибком повертатиметься в крайнє ліве положення. Цей періодично повторюваний процес, названий горизонтальною розгорткою променя, дає на екрані горизонтальну світну лінію.

Якщо на вертикальне коливання променя, зумовлене досліджуваною залежності напругою, накласти горизонтальну розгортку, то промінь описуватиме на екрані криву досліджуваної напруги від часу. Коли ж ця напруга змінюється періодично, можна, дібравши відповідну частоту горизонтальної розгортки. Дістати на екрані нерухомий графік досліджуваної напруги і сфотографувати його.

Електронно-променева трубка є основною частиною електронного осцилографа, який широко використовується у науці й техніці під час вивчення різноманітних швидкоплинних процесів

Електричний струм у газах.

1) Електричний розряд у газах. Всі гази в природному стані не проводять електричного струму. У чому можна переконатися з наступного досвіду: Візьмемо електрометрії з приєднаними до нього дисками плоского конденсатора і зарядимо його. При кімнатній температурі, якщо повітря досить сухий, конденсатор помітно не розряджається - положення стрілки електрометра не змінюється. Щоб помітити зменшення кута відхилення стрілки електрометра, потрібен тривалий час. Це показує, що електричний струм у повітрі між дисками дуже малий. Даний досвід показує, що повітря є поганим провідником електричного струму. Видозмінимо досвід: нагріємо повітря між дисками полум'ям спиртівки. Тоді кут відхилення стрілки електрометра швидко зменшується, тобто зменшується різниця потенціалів між дисками конденсатора - конденсатор розряджається. Отже, нагріте повітря між дисками став провідником, і в ньому встановлюється електричний струм. Ізолюючі властивості газів пояснюються тим, що в них немає вільних електричних зарядів: атоми і молекули газів в природному стані є нейтральними. 2) Іонізація газів. Вищеописаний досвід показує, що в газах під впливом високої температури з'являються заряджені частинки. Вони виникають внаслідок відщеплення від атомів газу одного або декількох електронів, у результаті чого замість нейтрального атома виникають позитивний іон і електрони. Частина утворилися електронів може бути при цьому захоплена іншими нейтральними атомами, і тоді з'являться ще негативні іони. Розпад молекул газу на електрони і позитивні іони називається іонізацією газів. Нагрівання газу до високої температури не є єдиним способом іонізації молекул або атомів газу. Іонізація газу може відбуватися під впливом різних зовнішніх взаємодій: сильного нагріву газу, рентгенівських променів, a-, b-і g-променів, що виникають при радіоактивному розпаді, космічних променів, бомбардування молекул газу швидко рухомими електронами або іонами. Чинники, що викликають іонізацію газу називаються іонізаторами. Кількісною характеристикою процесу іонізації служить інтенсивність іонізації, яка вимірюється числом пар протилежних за знаком заряджених часток, що виникають в одиниці об'єму газу за одиницю часу. Іонізація атома вимагає витрати певної енергії - енергії іонізації. Для іонізації атома (або молекули) необхідно зробити роботу проти сил взаємодії між вириті електроном і іншими частками атома (або молекули). Ця робота називається роботою іонізації A i. Величина роботи іонізації залежить від хімічної природи газу й енергетичного стану вириваємо електрона в атомі або молекулі. Після припинення дії іонізатора кількість іонів у газі з часом зменшується і врешті-решт іони зникають зовсім. Зникнення іонів пояснюється тим, що іони і електрони беруть участь в тепловому русі і тому соударяются один з одним. При зіткненні позитивного іона і електрона вони можуть возз'єднатися у нейтральний атом. Точно також при зіткненні позитивного і негативного іонів негативний іон може віддати свій надлишковий електрон позитивного іону і обидва іона перетворяться на нейтральні атоми. Цей процес взаємної нейтралізації іонів називається рекомбінацією іонів. При рекомбінації позитивного іона і електрона або двох іонів звільняється певна енергія, що дорівнює енергії, витраченої на іонізацію. Частково вона випромінюється у вигляді світла, і тому рекомбінація іонів супроводжується свіченням (свічення рекомбінації).

У явищах електричного розряду в газах велику роль грає іонізація атомів електронними ударами. Цей процес полягає в тому, що електрон, що рухається, що володіє достатньою кінетичною енергією, при зіткненні з нейтральним атомом вибиває з нього один або кілька атомних електронів, у результаті чого нейтральний атом перетворюється в позитивний іон, а в газі з'являються нові електрони (про це буде розглянуто пізніше).