Katodové a kanálové záření, obrazovka

Uvnitř trubice, v níž probíhá doutnavý výboj, se proti sobě pohybují dva druhy nabitých částic - elektrony a kladné ionty. Jestliže opatříme katodu otvorem (kanálem), budou kladné ionty pronikat za katodu jako tzv. kanálové záření (obr. 116) a projeví se světélkováním plynné náplně. Podobně prolétají otvorem v anodě elektrony jako tzv. katodové záření, které způsobuje světélkování skleněné stěny výbojové trubice. Objev obou druhů záření měl zásadní význam pro další výzkum stavby hmoty: zkoumáním katodových paprsků byla objevena existence elektronů, studium kanálového záření umožnilo měření hmotnosti iontů a objev izotopů.

Obr. 116

Při zmenšení tlaku pod , projdou elektrony uvolněné z katody téměř beze srážek celou výbojovou trubicí. Katodové doutnavé světlo a anodový sloupec zmizí, ale stěny trubice proti katodě budou silně zeleně světélkovat. V trubici převládne katodové záření.

Vlastnosti katodového záření:

1. způsobuje světélkování

2. magnetické a elektrické pole způsobuje jeho vychylování - např. obrazovka, …

3. má účinky mechanické - může např. roztočit lehký mlýnek (tzv. Croogsův mlýnek)

4. má účinky tepelné - jeho soustředěním lze rozžhavit anodu

5. má účinky chemické - může způsobit naexponování fotografického materiálu

6. vyvolává pronikavé rentgenové záření - při dopadu na kov s velkou relativní atomovou hmotností

Obr. 117

Nejrozšířenějším zařízením, které využívá katodové paprsky je obrazová elektronka - obrazovka (na obr. 117 je schéma obrazovky s elektrostatickým vychylováním paprsku). V obrazovce je vysoké vakuum (). Katoda K obrazovky je rozžhavena žhavícím vláknem a uvolňuje elektrony tepelnou emisí. Povrch katody je pokryt vrstvou BaO, čímž se snižuje výstupní práce elektronu z katody. Elektrony vystupují malým otvorem v řídící elektrodě W (Wehneltův válec). Potom jsou soustavou anod a urychlovány a soustřeďovány do elektronového paprsku, který prochází dvěma páry vychylovacích destiček a a dopadá na stínítko S pokryté vrstvou ZnS. G označuje grafitový povlak obrazovky. V místě dopadu elektronu na stínítko vzniká svítící stopa. Typy obrazovek:

1. obrazovky s elektrostatickým vychylováním - používají se v osciloskopech, které umožňují sledovat časový průběh proměnných elektrických napětí. Na destičky , které vychylují paprsek ve svislém směru, je přivedeno sledované harmonické napětí s periodou . Na destičky , které vychylují paprsek ve směru vodorovném, je přivedeno pilové napětí časové základny , jehož perioda je přirozeným násobkem periody . Stopa elektronového paprsku pak koná složený pohyb, který je hledaným časovým diagramem napětí . Při zpětném chodu paprsku po obrazovce je jas stopy potlačen řídící elektronkou.

2. televizní obrazovky - katodový paprsek se vychyluje pomocí magnetického pole soustavy cívek