Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 18. 5 maj 1945 - Elektronik och elektroteknik, av Hannes Alfvén
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
514
TEKNISK TIDSKRIFT
lysa: atomerna exciteras i urladdningen och när
de återgå till grundtillståndet utsändes ljus.
Genom att tillföra atomen energi, kan man även
rycka bort en elektron ifrån den. Man har då
joniserat atomen, dvs. uppdelat den i en elektron
och en positiv jon. Fig. 1 visar förenklat de olika
energitillstånden hos en kvicksilveratom. Då
energi under 10,39 elektronvolt tillföres atomen,
höjes den upp till olika exiterade tillstånd men
förblir elektriskt neutral. Om 10,39 V eller mera
tillföres, slites en elektron loss och atomen är
joniserad.
Så — i yttersta korthet — reagera atomerna,
när de äro fria, vilket är fallet i enatomiga gaser,
såsom t.ex. ädelgaser och kvicksilverånga. Många
atomslag, exempelvis kväve och syre, ha
benägenhet att sammansluta sig två och två till
molekyler. Av större vikt i detta sammanhang är dock,
hur atomerna sammansluta sig till fasta kroppar.
Detta kan — starkt schematiserat — ske antingen
så att atomerna bibehålla var och en sina
elektroner för sig själv. Ett utbyte av elektroner mellan
två närbelägna atomer kan ske endast med stor
svårighet. Man har då fått en elektrisk isolator.
Men sammanslutningen kan också ske så att ett
utbyte av elektroner mellan angränsande atomer
lätt kan äga rum. Vissa av atomernas elektroner
äro gemensamma för hela den fasta kroppen.
Detta är förhållandet hos elektriska ledare, i
vilka alltså en transport av elektroner från en
del till en annan kan ske mycket lätt. Man
behöver endast övervinna en viss friktion emellan
elektronerna och atomen. Ledarnas specifika
resistans är just ett mått på friktionskoefficienten.
Det är dessa lättrörliga elektroner, som man
utnyttjar i "de metalliska ledarnas elektroteknik’’
och det är därför, som man knappast behöver
känna annat än denna friktionskoefficient, den
specifika resistansen, för att kunna utveckla
detta område.
Annorlunda är det vid elektricitetens gång
genom vakuum och gaser. För att först diskutera
vakuiimiirladdningarnci finnes det ju i vakuum
naturligen inga laddningsbärare. För att få en
elektrisk ström genom vakuum, måste man
tillföra sådana från annat håll, lämpligast från
urladdningsrörets elektroder, vilka ju som all
materia innehålla elektroner och positiva
atomkärnor. Elektriska urladdningar även i ganska högt
vakuum kunna bestå av en ström av positiva
joner. Sådana strömmar ha i själva verket en
stor betydelse för kärnfysiken, men från
elektroteknisk synpunkt är den ström, som transporteras
av elektroner, av ojämförligt mycket större
intresse. Det är genom att kontrollera
elektronströmmar i högvakuum, som man har uppnått
de effekter, som tekniskt utnyttjas i elektronrör,
katodstråloscillografer, olika televisionsrör,
röntgenrör, elektronmikroskop osv.
För att åstadkomma en elektronström i vakuum
måste man frigöra elektroner från elektroderna.
Hos en metallisk ledare förhindras elektronerna
att lämna ledarens yta genom en kontaktpotential,
som tvingar en elektron, som försöker lämna
ytan, tillbaka in i metallen. För att få en
metallisk ledare att emittera elektroner, fordras i regel,
att man tillför elektronerna i metallen så stor
energi, att de kunna övervinna
kontaktpotentialen. Detta kan ske t.ex. genom att man upphettar
kroppen, varvid icke blott atomerna utan även
åtminstone en del elektroner få hög energi. De
snabbaste elektronerna kunna vid tillräckligt hög
temperatur lämna metallen, varvid man talar
om termisk emission. Detta fenomen utnyttjas ju
tekniskt i glödkatoder i elektronrör och många
andra apparater. Man kan vidare tillföra
metallens elektroner den energi de behöva för att
lämna metallen genom belysning med helst
kort-vågigt ljus. Man får då en fotoelektrisk emission,
tekniskt utnyttjad i fotocellerna. Vidare kan ett
bombardemang av positiva joner eller av
elektroner slita loss elektroner från en metallyta, ett
fenomen som kallas sekundäremission. För vissa
urladdningar, t.ex. glimurladdningar, har
sekundäremission till följd av jonstöt en stor betydelse,
under det att sekundäremission till följd av
elek-tronstöt är ett fenomen, som gör sig gällande i
elektronrör och tekniskt utnyttjas bl.a. i
elektron-multiplikatorer. Slutligen bör nämnas, att ett
mycket starkt elektriskt fält (storleksordningen
100 000—1 000 000 V/cm) även kan så att säga
dra ur elektroner från en metallyta (autoemission,
fältemission).
När man väl fått ut elektronerna i vakuum, är
problemet att behärska deras rörelser relativt
enkelt från teoretisk synpunkt. Lagarna för
elektronernas rörelse i elektriska och magnetiska fält
äro ju väl kända, även om det vid komplicerade
fält kan bereda stora svårigheter att beräkna
elektronernas banor. Om man ser på innanmätet
i ett elektronrör, t.ex. en oktod, blir man ju
förvånad över att elektronerna verkligen kunna
hitta rätt i virrvarret av gallertrådar och det är
ju klart, att genomförandet av en banberäkning
måste bjuda ofantliga svårigheter, även om teorins
element äro lättöverskådliga.
Ett vackert bevis på hur väl man behärskar
elektronernas rörelse i vakuum är konstruktionen
av elektronmikroskopet. De elektroner, som
emitteras från eller ha passerat igenom det föremål,
som man vill avbilda, kan man styra med
elektriska och magnetiska fält så väl, att man får
en tydlig och tusentals gånger förstorad bild av
föremålet, en bild som kan visa mycket större
skärpa och upplösning än vad ett ljusmikroskop
kan prestera.
De strömmar i vakuum, som man kan
åstadkomma och kontrollera, äro i allmänhet ganska
svaga (storleksordning milliampére, undantagsvis
ampere). Vakuumurladdningarna ha därför be-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
