Анодный луч (также положительный луч или канальный луч ) — это пучок положительных ионов , создаваемый определенными типами газоразрядных трубок . Впервые они были обнаружены в трубках Крукса во время экспериментов немецкого ученого Эжена Гольдштейна в 1886 году. [1] Более поздние работы над анодными лучами Вильгельма Вина и Дж. Дж. Томсона привели к развитию масс-спектрометрии .
Гольдштейн использовал газоразрядную трубку с перфорированным катодом . Когда между катодом и анодом прикладывается электрический потенциал в несколько тысяч вольт, видны слабые светящиеся «лучи», исходящие из отверстий в задней части катода. Эти лучи представляют собой пучки частиц, движущихся в направлении, противоположном « катодным лучам », которые представляют собой потоки электронов , движущихся к аноду. Гольдштейн назвал эти положительные лучи Kanalstrahlen , «лучи каналов» или «лучи каналов», потому что эти лучи проходили через отверстия или каналы в катоде.
Процесс, посредством которого анодные лучи образуются в газоразрядной анодно-лучевой трубке, заключается в следующем. Когда к трубке прикладывается высокое напряжение, ее электрическое поле ускоряет небольшое количество ионов (электрически заряженных атомов ), всегда присутствующих в газе, созданных естественными процессами, такими как радиоактивность . Они сталкиваются с атомами газа, выбивая из них электроны и создавая больше положительных ионов. Эти ионы и электроны, в свою очередь, ударяют по большему количеству атомов, создавая больше положительных ионов в цепной реакции. Все положительные ионы притягиваются к отрицательному катоду, а некоторые проходят через отверстия в катоде. Это анодные лучи.
К тому времени, как они достигают катода, ионы ускоряются до достаточной скорости, так что при столкновении с другими атомами или молекулами в газе они возбуждают виды до более высокого энергетического уровня . Возвращаясь к своим прежним энергетическим уровням, эти атомы или молекулы высвобождают энергию, которую они приобрели. Эта энергия излучается в виде света. Этот процесс производства света, называемый флуоресценцией , вызывает свечение в области за катодом.
Источником анодных ионных лучей обычно является анод, покрытый галогенидной солью щелочного или щелочноземельного металла . [2] [3] Приложение достаточно высокого электрического потенциала создает щелочные или щелочноземельные ионы, и их эмиссия наиболее ярко видна на аноде.