음극선관

요약 음극선 실험을 위해 제작된 고진공전자관으로 유리관으로 이루어진 실험장치이다. 음극에서의 강한 전기장효과를 이용하여 음극선을 발생하는 가이슬러관(Geissler tube)와 크룩스관(Crookes tube) 등이 있다.

19세기에 활발하게 진행되었던 음극선 실험을 위한 실험장치로 다양한 음극선관이 제작되었다.

독일의 플뤼커(Julius Pluecker, 1801~1868)가 제작에 이용한 가이슬러관(Geissler tube)은 유리기구 제작자인 가이슬러(Heinrich Geißler, 1814~1879)가 제작한 것으로 기체를 알루미늄 전극과 함께 봉입하고, 전극에 높은 전압을 가하면 방전이 일어나 관 속이 아름답게 빛난다. 잔류기체의 압력을 점점 줄이면 방전의 빛깔이나 모양이 압력 변화와 함께 변한다. 그 빛깔은 관 속에 있는 기체의 종류에 따라 다른데, 공기일 때는 적자색, 알코올이나 벤젠일 때는 청백색이 된다.

영국의 크룩스(William Crookes, 1832~1919)가 음극선 실험에 사용한 크룩스관(Crookes tube)은 김밍엄(Charles H. Gimingham)이 제작하였다. 진공관내에 두 장의 금속판에 고전압을 걸어 주었을 때 일어나는 현상을 살펴보기 위해 만든 유리관이다. 음극선이 음전하를 가지고 있으며, 음극선이 바람개비를 돌리는 실험을 통하여 음극선이 질량을 갖는 입자들의 흐름이라는 것을 알 수 있다. 또한 사진 건판에 화학 반응을 일으키고 금속박을 통과하는 파장이 짧은 전자기파와 같은 성질을 가지고 있음을 알 수 있다.

톰슨(Joseph John Thomson, 1856~1940)은 음극선 실험을 통하여 전자를 발견하였다. 톰슨이 사용한 음극선관은 TV브라운관에 응용된다. TV브라운관은 전기장과 자기장에 의해 휘어진 전자가 브라운관 표면의 형광판에 충돌할 때 발생하는 빛을 영상으로 만든 장치이다. 방전관의 음극을 가열하여 열전자를 방출시켜 이것을 고전압으로 가속해도 음극선이 발생한다. 브라운관 등 현재 일반적으로 사용되고 있는 음극선관에는 이와 같은 열전자를 가속한 음극선을 이용하고 있다.

음극선 즉 전자빔을 일정한 원 속에 정밀하게 집중시키기 위해서 전자총이 사용되기도하며, 전자의 가속에는 5~25kV의 직류전압을 사용한다. 이 밖에 아이코노스코프나 이미지 오르디콘과 같은 촬상관(撮像管)이나 이미지관·모노스코프·축적관도 음극선관의 일종이다.