لوله های کروکس با فشارهای مختلف
(سری لامپ های تخلیه گاز)
مقدمه
این دستگاه جهت نمایش پدیده ی انتشار الکترون در گازهای کمیاب می باشد. شدت متفاوت گازهای کمفشار در ولتاژ ثابت (بین 40 و 2×102 میلیمتر جیوه)، باعث انتشار مقدار متفاوتی الکترون میشود و به تبع آن شکل و رنگ پرتوی انتشاری متفاوت میشود.
ساختار
منبع پرتوی الکترون، تفنگ الکترونی است که انبوهی از الکترون را بوسیلۀ انتشار ترمیونیک (انتشار الکترونها از اجسام داغ) از کاتد داغ و متمرکز کردن آن دریک پرتوی نازک بوسیلۀ سیمهای کنترلکننده (یا استوانۀ وهنلت) تولید مینماید .
میدان الکتریکی قوی بین آند و کاتد، به الکترونها شتاب میدهد؛ پرتوی الکترون جذب آند میشود و این فرآیند ادامه دارد. از آنجاییکه پرتوی الکترون حامل بار منفی است، با استفاده از میدان الکتریکی خازن یا میدان مغناطیسی آهنربا میتوان مسیر آن را منحرف کرد.
تمام اجزا درون یک لامپ خلأ قرار گرفته است تا از برخورد الکترونها با مولکولهای هوا و فرسایش پرتو جلوگیری شود.در اینجا هدف آزمایش تولید تصویر توسط صفحۀ فلورسنت نیست .
آزمایش:
6 لامپ شیشهای بزرگ خلأ مشابه داریم که فشار هوا در آنها به ترتیب 40، 10، 3، 0.6، 0.14، 0.03 میلیمتر جیوه است. در دو طرف هر کدام از لامپها یک الکترود قرار دارد، قطعۀ گرد (فیلامنت) کاتد است و صفحۀ گرد آند است. همۀ لامپها درون یک جعبۀ نیمه تاریک قرار میگیرند تا مسیر نور قابل مشاهده و بررسی باشد.
برای آزمایش به مکان تاریک، سیمپیچ القایی برای تهیۀ ولتاژ بالا و لامپهای سرب اندود شده (برای جلوگیری از تشعشع پرتوی X ) برای گازهای نجیب فشار پایین نیاز داریم.
برای شروع آزمایش دو سر سیمپیچ القایی را به سر دو الکترود لامپ وصل میکنیم. در اثر حرارت فیلامنت (کاتد) داغ میشود و از خود الکترون منتشر میکند که این الکترونها به علت اختلاف پتانسیل به سمت آند سرعت میگیرند و در راه با برخورد به گازهای نجیب تولید نور میکنند. رنگ و شکل نور بستگی به فشار گاز نجیب درون لامپ دارد.
توجه:
هیچگاه آند را خیلی به دهانۀ انتشار پرتوی الکترون نزدیک نکنید یا نچسبانید.
لامپ ها باید درجای خشک و پایدار نگهداری شود. این دستگاه را در دمای بالا و مکان مرطوب نگهداری نکنید و از کارکرد بد، فقدان گاز و کارایی پایین آن جلوگیری کنید.
فشار گاز نجیب و تأثیر آن بر پدیدۀ انتشار الکترون
| فشار
(میلیمتر جیوه) |
چگونگی انتشار الکترون |
| 40 | آند و کاتد با یک یا چند نوار تابشی بنفش به هم وصل میشوند. |
| 10 | نور بنفش وسیعتر میشود و نور دیگری به رنگ آبی در کاتد ظاهر میشود. |
| 3 | نور بنفش باز هم وسیعتر میشود و تابش آبی کاتد قویتر میشود. فضای تاریک فارادی پدیدار میشود. |
| 0.6 | نور بنفش تمام لامپ را در برمیگیرد و به صورت لایههای عمودی درمیآید، نور صورتی دور آند و نورآبی دور کاتد متمرکز میشوند. فضای تاریک فارادی کاملا مشخص میشود. |
| 0.14 | فضای تاریک فارادی درازتر میشود و فضای تاریک کروکس دور کاتد پدیدار میگردد. نور بنفش به سمت آبی گرایش پیدا میکند و به فرم توپهای کوچکی در ستون لامپ قرار میگیرد.. |
| 0.03 | فضای تاریک کروکس گسترش مییابد و تابشهای الکترودها کاهش مییابد تا جاییکه لامپ تاریک میگردد و فقط تابش کوچکی به رنگ سبز حول آند باقیماند. دیوارههای لامپ به رنگ فلورسنس (سبز) درمیآید. . |
فضای تاریک فارادی (Faraday ): فضای تاریک بین تابش منفی و ستون مثبت را فضای تاریک فارادی گویند و هنگامی روی میدهد که که فشار گاز کم باشد.
فضای تاریک کروکس (Crookes ): فضای تاریک بین تابش کاتد و تابش منفی در یک لامپ خلأ را فضای تاریک کروکس گویند و هنگامی روی میدهد که که فشار گاز کم باشد.
لامپهای کاتدی به ترتیب کاهش فشار از راست به چپ
