[科普中国]-克鲁克斯管

克鲁克斯管，也称为阴极射线管，由盖斯勒管发展而来，是一种能减少阴极加热器耗电的阴极射线管。其中，旁热式阴极结构体，具备热电子发射物质层的金属基低；在一端的部位上设有保持基底金属，在内部还设有收纳加热器游离电子的管状套筒；加热器的主要部分筒径较大，加热器腿部一侧的筒径较小，而且也是支承套筒的异形支承体。

简介克鲁克斯管是将电信号转变为光学图像的一类电子束管，人们熟悉的电视机显像管就是这样的一种电子束管。它主要由电子枪、偏转系统、管壳和荧光屏构成。阴极射线管能提供聚集在荧光屏上的一束电子以便形成直径略小于1mm的光点。在电子束附近加上磁场或电场，电子束将会偏转，能显示出由电势差产生的静电场，或由电流产生的磁场。一种阴极射线管，其特征在于，具有真空管壳，该真空管壳由下述构成：面板部分，具有在内面上涂敷了荧光体的荧光面；管颈部分，收纳了具有具备旁热式阴极构体和控制电极和加速电极的电子束产生部分、和由聚焦电极和阳极电极构成并使电子束聚焦和加速的主透镜部分的电子枪；以及锥体部分，连接上述面板部分和上述管颈部分，其中，上述旁热式阴极构体，具备具有热电子发射物质层的基底金属；在一个端部上保持基底金属，在内部收纳加热器的筒状的套筒；在加热器的加热器主要部分一侧具有大直径部分，在加热器的腿部一侧具有小直径部分，而且支承套筒的异形支承体；以及在加热器的腿部一侧具有大直径部分，在加热器的主要部分一侧具有小直径部分的阴极盘，并使套筒的另一端部外面和支承体的小直径部分内面固定，使支承体的大直径部分外面和上述阴极盘的小直径部分内面固定。

历史早期X射线重要的研究者有Ivan Pului教授、威廉·克鲁克斯爵士、约翰·威廉·希托夫、欧根·戈尔德斯坦、海因里希·鲁道夫·赫兹、菲利普·莱纳德、亥姆霍兹、尼古拉·特斯拉、爱迪生、查尔斯·巴克拉、马克思·冯·劳厄和威廉·伦琴。1

1869年物理学家约翰·威廉·希托夫观察到真空管中的阴极发出的射线。当这些射线遇到玻璃管壁会产生荧光。1876年这种射线被欧根·戈尔德斯坦命名为“阴极射线”。随后，英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里的能量释放，并且制造了克鲁克斯管。这是一种玻璃真空管，内有可以产生高电压的电极。他还发现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一些部分被感光了，但是他没有继续研究这一现象。1887年4月，尼古拉·特斯拉开始使用自己设计的高电压真空管与克鲁克斯管研究X射线。他发明了单电极X射线管，在其中电子穿过物质，发生了现在叫做轫致辐射的效应，生成高能X射线射线。1892年特斯拉完成了这些实验，但是他并没有使用X射线这个名字，而只是笼统地称为放射能。他继续进行实验，并提醒科学界注意阴极射线对生物体的危害性，但他没有公开自己的实验成果。1892年赫兹进行实验，提出阴极射线可以穿透非常薄的金属箔。赫兹的学生伦纳德进一步研究这一效应，对很多金属进行了实验。亥姆霍兹则对光的电磁本性进行了数学推导。

1895年11月8日德国科学家伦琴开始进行阴极射线的研究。1895年12月28日他完成了初步的实验报告“一种新的射线”。他把这项成果发布在维尔茨堡的Physical-Medical Society杂志上。为了表明这是一种新的射线，伦琴采用表示未知数的X来命名。很多科学家主张命名为伦琴射线，伦琴自己坚决反对，但是这一名称直至今日仍然被广泛使用，尤其在德语国家。1901年伦琴获得诺贝尔物理学奖。

1895年爱迪生研究了材料在X射线照射下发出荧光的能力，发现钨酸钙最为明显。1896年3月爱迪生发明了荧光观察管，后来被用于医用X射线的检验。然而1903年爱迪生终止了自己对X射线的研究，因为他公司的一名玻璃工人喜欢将X射线管放在手上检验，最后得了癌症，尽管进行了截肢手术仍然没能挽回生命。巴克拉发现X射线能够被气体散射，并且每一种元素有其特征X谱线。他因此获得了1917年诺贝尔物理学奖。

在20世纪80年代，X射线激光器被设置为罗纳德·里根总统的战略主动防御计划的一部分。然而对该装置（一种类似激光炮，或者死亡射线的装置，由热核反应提供能量）最初的、同时也是仅有的试验并没有给出结论性的结果。同时，由于政治和技术的原因，整体的计划（包括X射线激光器）被搁置了（然而该计划后来又被重新启动——使用了不同的技术，并作为布什总统国家导弹防御计划的一部分）。

在20世纪90年代，哈佛大学建立了钱德拉X射线天文台，用来观测宇宙中强烈的天文现象中产生的X射线。与从可见光观测到的相对稳定的宇宙不同，从X射线观测到的宇宙是不稳定的。它向人们展示了恒星如何被黑洞绞碎，星系间的碰撞，超新星和中子星。

注意事项关于电极电压有一点要特别注意：通常最后的阳极要接地以使偏转板不会处于高压附近，错误的方法会引起光点漂移，甚至在某些情况中导致危险。示波管阴极末端处在相对于地几千伏的负电势上，它取决于示波管的零点。因此，当示波管工作时，阴极、阴极加热装置，加热装置的电流变压器线圈，以及聚焦阳极对于操作者而言是危险的。所以这些部件的相应旋钮中间都必须绝缘，始终保持与高压电源隔离。

显示材料克鲁克斯管显示材料是指能在电子束轰击下发出的一类发光材料，即阴极射线荧光粉。阴极射线荧光粉有上百种，目前用于彩色显像管的典型发光粉是ZnS，Ag(蓝色）、Zn，Cu，Al(黄绿色）等。若采用纳米发光材料则可提高CRT发光材料的发光率，有可提高CRT显示屏的分辨率。ZnS，Mn是目前较好的一种纳米级发光材料，可用于高清晰度索维电视显示。

参见物理主题

X射线晶体学

X射线显微术

盖革计数器

N射线

同步辐射光源

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所