Kanavasäteet

Kohteesta Wikipedia
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Kanavasädeputki, jossa rei'itetyn katodin läpi kulkevat säteet saavat sen hohtamaan vaaleanpunaisena

Kanavasäteet, positiiviset säteet eli anodisäteet ovat tietyn tyyppisissä kaasupurkausputkissa syntyviä positiivisten ionien suihkuja. Ne havaitsi ensimmäisenä saksalainen fyysikko Eugen Goldstein Crookesin putkella tekemissään kokeissa vuonna 1886.[1] Kokeet, joita Wilhelm Wien ja J. J. Thomson kanava­säteillä myöhemmin tekivät, johtivat massaspektrometrian kehittymiseen.[2]

Anodisädeputki[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yksinkertaistettu esitys anodi­säde­putkesta, säteet näkvyvät rei'itetyn katodin oikealla puolella

Goldstein käytti kaasulla täytettyä putkea, jossa oli kaksi elektrodia ja jossa katodiin oli puhkaistu reikiä. Kun katodin ja anodin välille kytkettiin useiden tuhansien volttien jännite, katodin takana reikien kohdalla näkyi heikkoja valojuovia. Nämä "säteet" aiheutuivat hiukkas­suihkuista, jotka kulkivat päin­vastaiseen suuntaan kuin jo aikaisemmin tunnetut katodi­säteet, jotka ovat anodia kohti kulkevien elektronien virtaa.[3] Goldstein kutsui näitä positiivisia säteitä kanava­säteiksi (saks. Kanalstrahlen), koska ne esiintyivät katodissa olevien reikien eli "kanavien" kohdalla. Vuonna 1907 osoitettiin kokeellisesti, miten nämä "säteet" taipuivat magneetti­kentässä, mikä osoitti, että niillä hiukkasilla, joista säteet muodostuivat, ei ollut kaikilla yhtä suuri massa. Kevyimmät niistä esiintyivät, kun putkessa oli vetykaasua, ja niiden massan voitiin laskea olevan 1840 kertaa niin suuri kuin elektronilla. Tällöin kyseessä olivat protonit.

Prosessi, jossa kanava­säteet syntyvät kaasussa tapahtuvassa sähkö­purkauksessa anodi­säde­putkessa, voidaan kuvata seuraavasti. Kun putkeen kytketään korkea jännite, siellä oleva sähkökenttä kiihdyttää niitä ioneja eli sähköisesti varautuneita atomeja, joita kaasussa eräiden luonnon­ilmiöiden kuten radio­aktiivisuuden vaikutuksesta aina on jonkin verran. Ionit törmäävät kaasu­atomeihin ja irrottavat niistä elektroneja, jolloin syntyy lisää positiviisia ioneja. Nämä ionit ja elektronit vuorostaan törmäävät muihin atomeihin synnyttäen lisää positiivisia ioneja ketju­reaktion omaisesti. Negatiivisesti varautunut katodi vetää puoleensa kaikkia positiivisia ioneja, ja jotkin niistä pääsevät läpi katodin rei'istä. Läpi päässeet ionit ovat kanava­säteitä.

Kun ionit saapuvat katodille, ne ovat kiihtyneet niin suureen nopeuteen, että kun ne törmäävät kaasun muihin atomeihin tai molekyyleihin, ne virittävät nämä korkeammille energiatasoille. Palatessaan entiselle energia­tasolleen nämä atomit tai molekyylit vapauttavat saamansa energian. Tämä energia lähtee niistä valona.

Kanavasäteet ionilähteenä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kanavasäde­ioni­lähde on tyypillisesti anodi, joka on päällystetty jonkin alkali- tai maa-alkalimetallin halidisuolalla.[4][5] Jos putkeen kytketään tarpeeksi korkea jännite, muodostuu alkali- tai maa-alkali­metallin ioneja, ja niiden aikaan­saama valo­ilmiö on kirkkain anodilla.

Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.
Alkuperäinen artikkeli: en:Anode ray

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Michael A. Grayson: Measuring mass: from positive rays to proteins, s. 4. Philadelphia: Chemical Heritage Press, 2002.
  2. Leena Lahti: ”Isotoopit, massaspektrometria”, Sähköoppi, s. 89. Gaudeamus, 1977. ISBN 951-662-044-2.
  3. Leena Lahti: ”Positiiviset säteet”, Sähköoppi, s. 86-87. Gaudeamus, 1977. ISBN 951-662-044-2.
  4. J. J. Thomson: Rays of positive electricity, and their application to chemical analyses (1921), s. 142. {{{Julkaisija}}}, 1921. Teoksen verkkoversio.
  5. Kenneth Tompkins Bainbridge, Alfred Otto Nier: Relative Isotopic Abundances of the Elements, s. 2. National Academies, 1950. Teoksen verkkoversio.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]