▶ 전기장내의 전자운동
▶ 자기장내의 전자운동
▶ 전자 빔
▶ 브라운관
▶ 연습 문제


전자빔의 작용 ◁
전자렌즈 ◁

 

평등 전기장 속을 통과하여 양극 쪽으로 이동하는 전자의 무리는, 그림 1-22와 같이 2개이 극판이 만드는 등전위면에 수직으로 진행하게 된다. 이에 대하여, 렌즈를 사용하여 태양 광선을 모으는 것과 같은 원리로서, 양극이 음극의 형태나 위치를 변화시켜 주면 등전위면의 모양이 변화 하면서 진행하는 전자의 무리가 가는 다발이 형성되도록 할 수 있다. 이것을 전자 빔(electron beam) 또는 음극선 (cathode ray) 이라고 한다.

그림 1-22  평등 전기장 중의 전자운동

전자 빔은 무수히 많은 전자의 모임으로 큰 에너지를 가지고 있으므로, 다음과 같은 작용을 한다.

형광 작용
황화 카드뮴(CdS), 아연(Zn) 등의 염기류에 구리(Cu) 등의 불순물을 넣은 형광 도료에 전자 빔을 쬐면 발광한다. 이와 같은 현상을 형광 작용이라 하고, 이 때의 빛을 형광이라고 부른다. 형광은 전자 빔의 쬠을 중단하면 꺼지나, 그 중에는 수 분동안 긴 잔광성을 가지는 것도 있다. 이와 같이 비교적 잔광 시간이 긴빛을 인광이라 한다.

사진 작용
사진의 감광판에 전자 빔을 쬐면 현상하면, 빛을 비쳤을 때와 같이 감광되어 검게 된다. 이것을 사진 작용이라 한다.

X선 방사
고진공 내를 고속으로 운동하는 전자 빔이 물질의 표면에 충동해서 저지되면, 거기에서 극히 파장이 짧은 (10-18∼10-12 [m]정도) 전자파를 발생한다. 이것을 X선이라 한다.

열작용
전자 빔이 물체에 충돌할 때, 그 운동 에너지는 열에너지로 변한다. 이 때의 발생 열량은 전자 빔 속의 제곱에 비례하므로, 매우 놓은 가속 전압을 가해서 만들어진 전자 빔은 금 속의 용해나 가공에 이용할 수 있게 된다.

전자류에 대해 광학 렌즈와 비슷한 집속 작용을 가지는 기구를 전자 렌즈라 한다. 렌즈에는, 평등 자기장에 비스듬히 진입된 전자가 나선 운동을 하는 것을 이용해서, 전자류를 집속하는 자기 렌즈와 전기장 중의 전자의 운동을 이용한 정전 렌즈가 있으나, 여기서는 브라운관 등에 쓰이고 있는 정전 렌즈에 대해 배우기로 한다.

그림 1-23  전자 렌즈와 전자류

 

그림 1-24  광학 렌즈

그림 1-23과 같이, 축을 일치시켜 배치한 1조의 원통 전극 A,B사이에 전위차를 주면 점선과 같은 전기력선이 생긴다. 이 전극 사이의 등전위면은 전기력선과 직각으로 교차되므로, 그림과 같이 부풀어오른 것 같은 면이 된다. 따라서, 왼쪽에서 가속된 전자류를 보내면 전기력선과 역방향으로 힘이 가해지므로 전자류의 궤도가 휘어지게 된다. 그 결과, 전자류는 집속되어 가는 모양의 빔이 되고, 한 점에 모인다. 이 모양은, 그림 1-24의 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 조립한 집광 렌즈의 작용과 비슷하다. 이 경우, 그림 1-23에서 전위차 E를 변화시키면 등전위면의 부풂이 변하므로 초점 거리를 조절할 수 있다.

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