Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 22. 31 maj 1941 - Elektronen och elektrotekniken, 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.
Teknisk Tidskrift
tid det tar för en elektron att röra sig från en elektrod
till en annan i ett elektronrör är av storleksordningen
några millarddels sekunder. Så länge vi använda
elektronröret för att förstärka förlopp, som äro
långsamma i förhållande till denna tidslängd, arbetar
röret tröghetsfritt. Men om vi ha mycket snabbt
föränderliga förlopp, kommer den tid det tar för
elektronen att röra sig mellan elektroderna att spela roll,
och gränsen för rörets användbarhet är nådd, när den
ström vi önska förstärka, ändrar sig avsevärt under
en tid som är av samma storleksordning som
elektronernas gångtid. Detta sätter en gräns vid en frekvens
på några hundra millioner svängningar per sekund,
dvs. vid en våglängd på ungefär en meter.
Om vi i stället för elektroner i röret utnyttjade
protoner för att transportera elektriciteten, skulle deras
större massa medföra att de rörde sig långsammare.
Om övriga förhållanden vore oförändrade, skulle
gångtiden ökas ungefär 40 ggr, vilket medför att
endast 40-dedelen så höga frekvenser kunna förstärkas.
Rörets kortvågsgräns skulle vara 40 m i stället för
1 m. Elektronens lätthet är alltså av en mycket stor
betydelse för elektronrörets funktion.
Detta gäller också för katodstråleoscillografen. När
man konstruerar en oscillograf söker man ge det
rörliga systemet så liten tröghet som möjligt för att
kunna registrera snabba förlopp. Reduktionen av en
slingoscillografs tröghet kan emellertid bara ske till
en viss gräns. Men om man övergår från denna typ
till katodstråleoscillografen utbyter man ju en slinga
med en liten spegel mot en elektronstråle. Därmed
har man nått fram till det mest tröghetsfria som
finns — elektronmassan är ju den minsta vi känna.
Ju bättre vi känna ett fenomen ocii ju säkrare vi
kunna behärska det desto större utsikter ha vi att
tekniskt kunna utnyttja det. Elektronerna kunna vi
använda på mångahanda sätt, tack vare att vi känna
lagarna för deras rörelser. Särskilt betydelsefulla
äro lagarna för rörelsen i ett elektriskt fält och i
ett magnetiskt fält. Det är nämligen genom elektriska
och magnetiska fält vi kunna styra elektronerna. Låt
oss se hur man principiellt använder detta i olika fall.
I vanliga elektronrör använder man sig av
elektriska fält. Genom att ändra gallerspänningen,
förändrar man fältet nära katoden, vilket resulterar i
att flera eller färre elektroner sugas ut från katoden.
Anodströmmens styrka regleras sålunda av ett
elektriskt fält. I magnetronrör påverkas elektronerna
också av magnetfält.
I katodstråleoscillografen är det inte
elektronstrålens styrka utan dess riktning som förändras. Sedan
man på olika sätt fått fram en tunn stråle av
elektroner, avböjer man denna stråle genom ett transversellt
elektriskt fält mellan avböjningsplattorna.
Härigenom får man katodstrålen att teckna de
spännings-förlopp man för till avböjningsplattorna, Även med
magnetfält kan man styra katodstrålen.
Det är emellertid inte bara katodstrålens riktning
utan även dess intensitet som man kan styra. Om
man reglerar strålens avböjning så att den successivt
stryker över en hel bildyta helt snabbt och samtidigt
låter dess intensitet variera så att de olika punkterna
av ytan bli olika intensiva, så få vi en bild. Det är
på så sätt man inom televisionen oftast framställer
en bild. Ju större krav man ställer på bildens
detaljrikedom, desto snabbare och säkrare måste man kunna
styra de elektroner som alstra bilden.
Elektronerna kunna också styras på andra sätt. I
fotoceller t. e. regleras strömstyrkan av elektroner
utav det infallande ljusets intensitet.
Men ofta är det inte en styrning av elektronerna
man eftersträvar. Det är nog om man lyckas
accelerera dem till mycket stora hastigheter. Detta är fallet
i röntgenrör, vars strålning är hårdare ju större
hastighet elektronerna ha.
Den här lilla översikten har kanske kunnat ge det
intrycket att man suveränt behärskar elektronerna
och kan handskas med dem ungefär som man vill.
Ingenting kan vara felaktigare. Beträffande de nyss
berörda områdena gäller det kanske i ganska hög
grad att man kan teoretiskt behandla åtminstone de
enklaste och viktigaste fenomenen och därmed också
teoretiskt få en viss hjälp vid beräkningen hur de
tekniska apparaterna bäst skola konstrueras. Detta
beror på att vid alla dessa fenomen påverkas
elektronerna endast av yttre fält och av varandra. Men
gå vi till sådana fenomen som urladdningar i gaser,
stöta vi på svårigheter av en annan storleksordning.
Här spelar nämligen positiva joner också en
avgörande roll. Även den enklaste teori måste ta hänsyn
till dussintals olika effekter: jonisering och excitering
av neutrala atomer, återförening av joner och
elektroner, krafter från elektronernas och jonernas
rymd-laddningar osv. Visst ha vi reda på i huvudsak vad
som sker i en urladdning och visst finnes det teorier
för gasurladdningarna, men knappast några praktiskt
användbara teorier annat än för detalj fenomen.
Men området har fått en enorm teknisk betydelse.
Kvicksilverströmriktare, brytare och
högtryckslampor, som ju äro viktiga nyförvärv för tekniken, bygga
alla på gasurladdningarnas egenskaper. Som så ofta
i vetenskapens och teknikens utveckling har man här
fått ett område där tekniken hunnit långt före teorien.
Man kan tekniskt behärska fenomen, som man endast
ofullständigt kan behandla teoretiskt. Nå, kan man
säga, det spelar inte så stor roll var teorien för
fenomenen står om vi bara kunna använda oss av dem,
och det kunna vi. Det behöver inte ens hindra den
vidare utvecklingen.
Det är alldeles riktigt och det skall inte förnekas
att många av de betydelsefullaste resultaten nåtts
oberoende av teorier — ibland t, o. m. i strid med
gällande teorier. Men lika litet kan man förneka
att en användbar teori kolossalt underlättar
utvecklingsarbetet på ett område. Helt utan någon
tillstymmelse till teori kan man överhuvudtaget ej
bearbeta ett komplicerat fenomen. Om fenomenet t. e.
beror på 10 parametrar, som alla kan antaga 10 olika
värden, måste man nämligen göra bortåt 1010 försök
för att rent på måfå finna de optimala värdena.
Teoriens praktiska uppgift är att reducera detta antal,
och om vi hade en fullständig teori för ett område
skulle vi kunna reducera antalet försök till 1. Detta
dock under förutsättning att teorien inte är uttryckt
i en hopplöst svår och obearbetbar formel.
Vad gasurladdningarna beträffa så ha vi säkert
mycket långt kvar innan en något så när fullständig
teori för dem kan ges. Det är kanske tvivelaktigt om
248
31 maj 1941
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
