ОКНО В НЕВИДИМОЕ (ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП)

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛУЧИ

Ткуда, из какого источника можно взять электроны? Электроны являются составной частью атомов всех элементов. Кроме того, в металлах находятся свободные, не связанные с атомами электроны. Но нельзя ли элек­троны, находящиеся внутри металла, освободить из «пле­на» и выпустить наружу? Можно. Для этого нужно только накалить металлическую проволочку хотя бы при помощи электрического тока. Тогда электроны начнут как бы «испаряться» с поверхности проволочки и разле­таться во все стороны. Именно такое «испарение» элек­тронов происходит, например, с металлического волоска электрической лампочки, когда волосок раскалён элек­трическом током.

Это явление излучения электронов при накаливании тел получило название термоэлектронной эмис­сии («эмиссия» значит «испускание»). Испусканием

Стекло

Электронов из проводников при нагреве и пользуются для получения электронных лучей.

Взгляните теперь на рисунск 7. На нём изображена специальная трубка, предназначенная для получения электронных лучей. Её называют электронно-луче­вой трубкой. Воздух из трубки выкачан. Электроны вылетают здесь из тонкой металлической проволоки, кото­рая накаливается током от 1-й электрической батареи. Эта проволочка сделана из вольфрама — металла, выдер­живающего очень высокие температуры. Чем сильнее накаливается проволочка, тем больше электронов она испускает. Вылетевшие электроны попадают в пустое пространство, в котором действуют значительные элек­трические силы. Эти силы создаются специальным источ­ником высокого напряжения — 2-й батареей. Отрицатель­ный полюс этой батареи присоединён к накаливаемой нити, которая, таким образом, служит катодом, а положительный — к специальной пластинке с отверстием посередине, впаянной в трубку. Пластинка является анодом. Так как электроны — это частицы отрицатель­ного электричества, то они отталкиваются от нити — катода и притягиваются к пластинке — аноду. Такой источник электронов называют «электронной пушкой». Так как воздух из электронно-лучевой трубки выкачан, то весь путь от катода до анода электроны пролетают ни с чем не сталкиваясь. И как шары, катящиеся с горы, приобретают у её подошвы большую скорость, так элек­троны приобретают большую скорость у Конца «электри­ческой горы» — у анода. Чем выше «электрическая гора», с которой «скатываются» электроны, т. е. чем выше электрическое напряжение между катодом и анодом, тем большую скорость электроны получают.

Скорости электронов в электронно-лучевой трубке огромны. Достаточно, например, ускорить электроны электрическим напряжением всего в 4,5 вольта (т. е. на­пряжением от батареи карманного электрического фо­наря), как электроны приобретут скорость в 1 260 кило­метров в секунду. Если же на электроны подействовать электрическим напряжением в 50 ООО вольт, то их ско­рость возрастёт до трудно вообразимой величины — в 124 000 километров в секунду!

Для краткости принято говорить, что электроны об­ладают скоростью, например, в тысячу вольт — это оз­начает, что их разогнало электрическое напряжение в тысячу вольт.

Что же происходит с электронами, «падающими» с такими большими скоростями на пластинку — анод?

Одни из них упадут на сплошную стенку анода, про­никнут в глубь металла и смешаются с электронами ме­таллической пластинки.

Зато другая часть электронов не столкнётся с анод­ной пластинкой, а проскользнёт через имеющееся в ней отверстие. Пройдя это отверстие, электроны будут лететь уже по инерции — как движутся по ровной поверхности шары, скатившиеся с горы — пока не столкнутся с дном трубки. Этот поток быстро летящих электронов и пред­ставляет собой пучок электронных лучей (на рис. 7 видно также, что электронный луч, выйдя из отверстия анода, проходит между двух пластинок, которые составляют так называемый плоский конденсатор; с его по­мощью можно изменять направление электронного луча. Об этом будет рассказано дальше).

Падая на стеклянное дно трубки, электроны заста­вляют его светиться красивым зеленоватым светом. Это свечение — результат действия налетающих электроноз на электроны атомов стекла. Такое свечение называется флюоресценцией. Таким образом благодаря флюо­ресценции можно отчётливо видеть место падения не­видимых глазу электронов на стекло. Но ещё лучше, чем стекло, флюоресцируют под действием электронов некоторые специальные составы, например, вещество сернистый цинк или минерал в и л л е м и т. Слоем этих составов и покрывают дно электронно-лучевой трубки. Такие составы светятся под действием элек­тронной бомбардировки ярким зелёным или синим цве­том. Яркость свечения флюоресцирующего экрана зави­сит от сксфости электронов и от числа электронов, падающих на экран за время одной секунды. Таким об­разом по свечению экрана можно не только узнать, куда падает поток электронов, но и определить, в какое место попадает больше электронов, а в какое — меньше.