Борьба за скорость

Электронограф.

Импульсная рентгенография становится новым могучим средством изучения мира больших скоростей. Новые, совершенные типы импульсных рентгеновских трубок построены лауреатом Сталинской премии, научным сотрудником Академии наук СССР В. А. Цукерманом.

Пучок электронов оказывается в наших руках орудием, открывающим дорогу в тайники вещества. Советские ученые создали новую отрасль электроники — электронографию, которая теперь все шире и шире применяется в технике.

Проходя через тончайшую пленку металла, пластмассы или другого вещества, электроны рассеиваются в ней. На фотографии такой пленки после рассеяния в ней электронов получаются характерные светлые пятна, кольца, круги. Это результат взаимодействия электронов с молекулами и атомами.

Ход электронных лучей в электронографе.

Картину, по которой можно судить о свойствах вещества, заглянуть внутрь мельчайших его частиц с помощью пучка электронов, назвали электронограммой.

На ней можно наглядно увидеть, как меняется тончайшее строение металла при обработке, что происходит в поверхностном слое металла при шлифовке и полировке.

Оказалось, что после полировки получаются такие же электронограммы, как и от вещества аморфной, некристаллической структуры. Строгий порядок среди атомов металла нарушает сам полировальный порошок, перетасовывая атомы в тончайшем поверхностном слое как попало.

Электронограммы дали разгадку того, что происходит при окислении железа, какие и как образуются на нем защитные пленки, как ведут они себя, если добавлять к железу примеси других металлов. Иначе говоря, можно проникнуть в тайны жароупорной, неокисляющейся стали. С помощью электронограмм изучают поведение смазки, образование минералов, растяжение пленок материалов, — все это нужно для техники, для практики, для науки.

Так пучок электронов, помогая заглядывать в недра вещества, служит науке и технике, теории и практике.

Мы говорили до сих пор об одном виде управления электронным потоком — о разгоне и торможении электронов. Но можно управлять и направлением такого потока. Это открывает новые, поистине удивительные возможности.

Пусть у нас есть простейшая электронная трубка — катод и анод, в пустом стеклянном баллоне. Анод мы сделаем в форме цилиндрика-кольца и зарядим его положительно. Тогда электроны пройдут через него, ускоряя свое движение, и выйдут узким пучком — лучом.

Анодов может быть несколько, но задача у них одна. Нужно превратить широкий электронный поток, в котором, кстати, с помощью специального электрода-сетки можно регулировать количество электронов, мощность потока, — в узкий луч. Вот почему и называют все это устройство «электронным прожектором», или «электронной пушкой».

Если электронный луч дальше предоставить самому себе, он пойдет к концу трубки, на дно, где устроен экран, покрытый светящимся составом. На нем появится светлое пятнышко — результат бомбардировки экрана электронами. Это пятнышко будет как раз против «дула» электронной пушки, откуда вылетает электронный пучок.

Так устроен один из самых распространенных и важных электронных приборов — электронно-лучевая трубка.

Электронно-лучевая трубка и ее применение.

Но наше описание будет далеко не полным, если не сказать о главном — как управляют электронным лучом в такой трубке.

Здесь снова приходит на помощь природа электрических зарядов, которые могут притягиваться или отталкиваться друг от друга.

Две пары металлических пластин, поставленных на пути луча, отклоняют его вверх или вниз, вправо или влево и таким образом управляют им.

Сначала луч встречает пару вертикальных пластин. Одна стоит справа по ходу луча, другая — слева от него. Если правая пластинка заряжена отрицательно, а левая — положительно, то луч неминуемо отклонится влево. Ведь сам луч состоит из отрицательных электрических, частичек. Правая пластинка будет его отталкивать, а левая — притягивать.

Казалось бы, на этом путешествие луча должно и закончиться. Он попал в западню. Подталкиваемый справа, притягиваемый слева, он неизбежно попадет на левую, положительную пластинку.

Но не тут-то было! Луч мчится с неслыханной быстротой и пространство между пластинками проскакивает столь быстро, что пластинки еле-еле успевают отклонить его с прямолинейного пути. Поэтому-то светлое пятнышко появится не в центре экрана, а в левом его краю. Если пластинки поменяются зарядами, то, естественно, пятнышко окажется справа.

А дальше на пути луча поставлена такая же ловушка из пары горизонтальных пластин. Одна — сверху по ходу луча, другая — снизу. Заряжая их разноименными зарядами, можно заставить луч подниматься или опускаться.

Мы получили возможность управлять электронным лучом. Можем не только заставить его «гулять» справа налево или слева направо по экрану трубки. Можем заставить его делать это в строго определенное время, например, в тысячную долю секунды. Ведь луч будет отклоняться пластинками тем сильнее, чем сильнее они заряжены. Заряды же пластинок и смена зарядов в нашей власти.

Пара вертикальных пластинок заставляет электронный луч двигаться по экрану.

Теперь пусть на другую пару пластин тоже поступили заряды. Их может дать отраженный от цели радиосигнал, который мгновенно открывает доступ зарядом так, что нижняя пластинка отталкивает, а верхняя притягивает электронный луч.

И луч «сбивается» с пути, «спотыкается». Тем самым, объявляя о получении сигнала и показывая, когда он получен, луч играет роль часовой стрелки. Путь его размерен, и пятнышко подскакивает против того или иного деления циферблата наших электронных часов.

Так, управляя электронным лучом с помощью электронно-лучевой трубки, можно измерять время в микромире.

Зная время путешествия радиолуча туда и обратно, можно измерять расстояния.

И электронно-лучевая трубка стала важнейшей частью радиолокатора.

Локаторы широко применялись в минувшей войне на суше, море и в воздухе — на самолетах и кораблях, в артиллерии и противовоздушной обороне, в авиабомбах и снарядах.

Радиолокаторы ночью, в тумане обнаруживали вражеские самолеты и опознавали свои, помогали штурманам вести морские и воздушные корабли, наводили самолеты и орудия на цель, взрывали снаряды, чтобы без промаха поразить в воздухе врага. Маленький радиолокационный взрыватель, размерами немного больше стакана, выдержав чудовищное ускорение при выстреле, взрывал снаряд, даже если тот и не попадал в самолет, а только проносился мимо него.