什么是极阴射线?
从低压气体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流。阴极可以是冷的也可以是热的,电子通过外加电场的场致发射、残存气体中正离子的轰击或热电子发射过程从阴极射出。
阴极射线是在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的。1897年J.J.汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电,并测出其荷质比,这在一定意义上是历史上第一次发现电子,12年后R.A.密立根用油滴实验测出了电子的电荷。
阴极射线应用广泛。电子示波器中的示波管、电视的显像管、电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质,如硫化锌发荧光的性质工作的.高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射线,可用于研究物质的晶体结构。阴极射线还可直接用于切割、熔化、焊接等。
延伸阅读
α、β、γ射线,紫外线、红外线的发现者分别是谁?
γ射线,波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。
X射线的发现者威廉·康拉德·伦琴于1845年出生在德国尼普镇。他于1869年从苏黎世大学获得哲学博士学位。在随后的十九年间,伦琴在一些不同的大学工作,逐步地赢得了优秀科学家的声誉。1888年他被任命为维尔茨堡大学物理所物理学教授兼所长。1895年伦琴在这里发现了X射线。
1895年9月8日这一天,伦琴正在做阴极射线实验。阴极射线是由一束电子流组成的。当位于几乎完全真空的封闭玻璃管两端的电极之间有高电压时,就有电子流产生。阴极射线并没有特别强的穿透力,连几厘米厚的空气都难以穿过。这一次伦琴用厚黑纸完全覆盖住阴极射线,这样即使有电流通过,也不会看到来自玻璃管的光。可是当伦琴接通阴极射线管的电路时,他惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏(镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡)上开始发光,恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。他断开阴极射线管的电流,荧光屏即停止发光。由于阴极射线管完全被覆盖,伦琴很快就认识到当电流接通时,一定有某种不可见的辐射线自阴极发出。由于这种辐射线的神密性质,他称之为“X射线”——X在数学上通常用来代表一个未知数。
这一偶然发现使伦琴感到兴奋,他把其它的研究工作搁置下来,专心致志地研究X射线的性质。经过几周的紧张工作,他发现了下例事实。(1)X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外,还能引起许多其它化学制品发荧光。(2)X射线能穿透许多普通光所不能穿透的物质;特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳,伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间,就能在荧光屏上看到他的手骨。(3)X射线沿直线运行,与带电粒子不同,X射线不会因磁场的作用而发生偏移。
1895年12月伦琴写出了他的第一篇X射线的论文,发表后立即引起了人们极大的兴趣和振奋。在短短的几个月内就有数以百计的科学家在研究X射线,在一年之内发表的有关论文大约就有一千篇!在伦琴发明的直接感召下而进行研究的科学家当中有一位是安托万·亨利·贝克雷尔。贝克雷尔虽然是有意在做X射线的研究,但是却偶然发现了甚至更为重要的放射现象。
在一般情况下,每当用高能电子轰击一个物体时,就会有X射线产生。X射线本身并不是由电子而是由电磁波构成的。因此这种射线与可见辐射线(即光波)基本上相似,不过其波长要短得多。
当然X射线的最著名的应用还是在医疗(包括口腔)诊断中。其另一种应用是放射性治疗,在这种治疗当中X射线被用来消灭恶性肿瘤或抑制其生长。X射线在工业上也有很多应用,例如,可以用来测量某些物质的厚度或勘测潜在的缺陷。X射线还应用于许多科研领域,从生物到天文,特别是为科学家提供了大量有关原子和分子结构的信息。
发现X射线的全部功劳都应归于伦琴。他独自研究,他的发现是前所未料的,他对其进行了极佳的追踪研究,而且他的发现对贝克雷尔及其他研究人员都有重要的促进作用。
然而人们不要过高地估计伦琴的重要性。X射线的应用当然很有益处,但是不能认为它如同法拉第电磁感应的发现一样,改变了我们的整个技术;也不能认为X射线的发明在科学理论中有其真正重大的意义。人们知道紫外线(波长要比可见光短)已近一个世纪了,X射线与紫外线相类似,但是它的波长比紫外线还要短,它的存在与经典物理学的观点完全相符。总之,我认为完全有理由把伦琴远排在贝克雷尔之后,因为贝克雷尔的发现具有更重大的意义。
伦琴目己没有孩子,但他和妻子抱养了一个女儿。1901年伦琴获得诺贝尔物理奖,是获得该项奖的头一个人。他于1923年在德国慕尼黑与世长辞。
阴极射线与X射线有什么区别?
阴极射线是指产生射线的机理,即:由阳极灯丝在高温下发生的自由电子,受到高压加速电场的作用,撞击阴极靶标,电子撞击的动能转化成热能和辐射光能(辐射线)。
辐射光能包括可见光、不可见光、高能射线。X射线是辐射光能中的一部分,即特定的波段范围。
β射线和阴极射线,X射线有什么区别?
阴极射线 指由于温度或电场效应 从 电阴极上 发射出的电子。(负电子)β射线指由于核衰变等效应中从原子核所放出的电子。可以是正电子,也可以是负电子。
X射线一般指原子中形成内层电子空位,外层电子填补该空位时 所放出的 电磁波。另外,带电粒子的 韧致辐射效应 过程中所释放的电磁波,也称为X射线。综上所述,阴极射线从“电阴极”上发射出,其本质是负电子流。
β射线从“原子核内”发射出,其本质是正或负电子流。X射线 一般从“原子内”发射出,其本质是电磁波。
什么是k射线?
K射线也就阴极射线,物理学上叫X射线又称伦琴射线。
它是一种波长很短的电磁辐射,其波长约为(20~0.06)×10-8厘米之间。伦琴射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光以及空气电离等效应,波长越短的X射线能量越大,叫做硬X射线,波长长的X射线能量较低,称为软X射线。当在真空中,高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出X射线,这就是X射线管的结构原理。放出的X射线分为两类:
(1)如果被靶阻挡的电子的能量,不越过一定限度时,只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射;
(2)一种不连续的,它只有几条特殊的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。
连续光谱的性质和靶材料无关,而特征光谱和靶材料有关,不同的材料有不同的特征光谱这就是为什么称之为“特征”的原因。X射线的特征是波长非常短,频率很高。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的,而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转。这说明X射线是不带电的粒子流。
1906年,实验证明X射线是波长很短的一种电磁波,因此能产生干涉、衍射现象。
X射线用来帮助人们进行医学诊断和治疗;用于工业上的非破坏性材料的检查;在基础科学和应用科学领域内,被广泛用于晶体结构分析,及通过X射线光谱和X射线吸收进行化学分析和原子结构的研究。
但它对人们有有利的一方面,也有弊的一方面,如果长时间、大剂量地接受射线检查,有可能性导致白内障、绝育、生长发育迟缓,甚至透发恶性肿瘤或白血病。
具专家说法,X射线会穿透人体组织引起细胞突变,人类接触放射源致癌率在十万分之一以上。尤其是处于生长发育高峰期的儿童,细胞分裂活跃,较之成年敏感得多,且年龄越小越敏感(胚胎组织对射线更敏感),在其放射检查后的未来几十年里,远后效应就可能诱发。
阴极射线原理?
阴极射线管是从有名的盖斯勒管发展起来的。阴极射线管有两个电极:阴极与阳极。管内被抽成了接近真空状态,当向两级与感应线圈连接加上高压电时,两级之间形成强大的电场,可以加速电子,然后阴极就可以向阳极发射阴极射线了。阴极射线打在管内稀薄空气上可以发出神奇的光现象,这就是无声的电放射
为什么是阴极才能够发出射线?
物理中富集自由电子的一极称为阴极,在真空中激发阴极,电子会以阴极射线的形式放出,从根本上看是失电子,射线即是电子流,而阳极是接收电子,所以只有阴极才能够发出射线。
阴极射线是在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的。1897年约瑟夫·约翰·汤姆逊根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电,并测出其荷质比,这在一定意义上是历史上第一次发现电子,12年后美国物理学家罗伯特·安德鲁·密立根用油滴实验测出了电子的电荷。