크룩스관

related = 엑스선관
음극선관 크룩스관: 밝은 부분과 어두운 부분. 음극 (왼쪽)에서 [[전자 (음극선)가 직진하며, 금속 몰타 십자가 관의 오른쪽 유리벽의 형광에 드리운 그림자로 나타난다. 애노드는 바닥에 있는 전극이다.]] **크룩스관**(Crookes tube) 또는 **크룩스-히토르프관**(Crookes–Hittorf tube)T. A. Delchar, Physics in Medical Diagnosis, Springer, 1997, p. 135.은 영국 물리학자 윌리엄 크룩스s2cid=122178245 등이 1869년에서 1875년경 발명한 초기 실험용 방전관으로, 부분 진공 상태이며 전자 흐름인 음극선이 발견되었다.access-date = 2008-11-11access-date = 2008-11-11 초기 가이슬러관에서 발전한 크룩스관은 다양한 형태의 부분 진공 유리구로 구성되며, 양 끝에 두 개의 금속 전극인 음극과 애노드가 있다. 전극 사이에 고전압을 가하면 음극선 (전자)이 음극에서 직선으로 방출된다. 이 관은 크룩스, 요한 히토르프, 율리우스 플뤼커, 오이겐 골트슈타인, 하인리히 루돌프 헤르츠, 필리프 레나르트, 크리스티안 비르켈란 등이 음극선의 속성을 발견하는 데 사용되었으며, 조지프 존 톰슨이 1897년 음극선을 음전하를 띤 입자로 식별하고 나중에 전자라고 명명하면서 절정에 달했다. 크룩스관은 현재 음극선 시연용으로만 사용된다. 빌헬름 콘라트 뢴트겐은 1895년 크룩스관을 사용하여 엑스선을 발견했다. 크룩스관이라는 용어는 실험용 크룩스관에서 발전하여 1920년경까지 사용된 1세대 냉음극관 엑스선관에도 사용된다.Mosby's Dental Dictionary, 2nd ed., 2008, Elsevier, Inc. cited in access-date = 2008-11-11
# 역사

## 발명
배니티 페어의 풍자화에서 보듯이 명성을 얻었다. 설명은 라틴어로 "ubi Crookes ibi lux"였는데, 이는 대략 "크룩스가 있는 곳에 빛이 있다"는 뜻이다.]] 크룩스관은 독일 물리학자이자 유리세공사 하인리히 가이슬러가 1857년에 발명한 초기 가이슬러관에서 발전한 것으로,accessdate = 1 May 2025 현대의 네온관 조명과 유사한 실험용 관이다. 가이슬러관은 진공도가 낮아서 약 10−3 기압 (100 Pa) 정도였고,url-status = dead 전자는 가스 분자에 부딪히기 전에 짧은 거리만 이동할 수 있었다. 따라서 전자의 흐름은 느린 확산 과정을 거쳤고, 끊임없이 가스 분자와 충돌하여 에너지를 거의 얻지 못했다. 이 관들은 음극선 빔을 생성하지 않고, 전자가 가스 분자와 충돌하여 여기시켜 빛을 생성하는 다채로운 글로 방전만 관을 채웠다. 1870년대까지 윌리엄 크룩스 (다른 연구자들과 함께)는 동료 찰스 A. 기밍햄이 발명한 개선된 슈프렌겔 수은 진공 펌프를 사용하여 관을 더 낮은 압력, 10−6에서 5x10−8 기압까지 진공시킬 수 있었다.accessdate = 25 April 2025 그는 관에서 공기를 더 많이 빼낼수록 빛나는 가스 안에 음극 옆에 어두운 영역이 형성되는 것을 발견했다.jfm =p.40-41 압력이 낮아질수록 이제 패러데이 암부 또는 크룩스 암부라고 불리는 어두운 영역이 관을 따라 퍼져나가 관 내부가 완전히 어두워졌다. 그러나 관의 유리 외피는 양극 끝에서 빛나기 시작했다.jfm =137-139 이는 관에서 공기를 더 많이 빼낼수록 음극에서 전자가 움직이는 것을 방해하는 가스 분자가 줄어들어 전자가 충돌하기 전에 평균적으로 더 긴 거리를 이동할 수 있었기 때문이다. 관 내부가 어두워질 무렵, 전자는 충돌 없이 음극에서 양극으로 직선으로 이동할 수 있었다. 전극 사이의 전기장에 의해 높은 속도로 가속되었는데, 이는 충돌로 에너지를 잃지 않았고, 크룩스관이 더 높은 전압에서 작동했기 때문이다. 관의 양극 끝에 도달할 무렵, 전자는 너무 빠르게 움직여서 많은 수가 양극을 지나 유리벽에 부딪혔다. 전자 자체는 보이지 않았지만, 관의 유리벽에 부딪히면 유리 속 원자를 여기시켜 빛을 방출하거나 형광을 발하게 했는데, 보통 황록색이었다. 나중에 실험자들은 빔을 더 잘 보이게 하기 위해 크룩스관의 뒷벽에 형광 페인트를 칠했다. 이 우발적인 형광 덕분에 연구자들은 관 내의 물체, 예를 들어 양극이 관 벽에 선명한 그림자를 드리운다는 것을 알 수 있었다. 요한 히토르프는 1869년에 그림자를 드리우기 위해 음극에서 직선으로 무언가가 이동해야 한다는 것을 처음으로 인식했다.isbn = 978-0-19-851997-379 1876년, 오이겐 골트슈타인은 그것들이 음극에서 나온다는 것을 증명하고 '음극선'(Kathodenstrahlen)이라고 명명했다.138 당시 원자는 가장 작은 입자로 알려져 있었고 분할할 수 없는 것으로 여겨졌으며, 전자는 알려지지 않았고 전류를 운반하는 것이 무엇인지 미스터리였다. 19세기 마지막 4반세기 동안, 음극선이 무엇인지 알아내기 위해 많은 기발한 유형의 크룩스관이 발명되고 역사적인 실험에 사용되었다. 두 가지 이론이 있었다. 크룩스는 그것들이 '복사 물질', 즉 전하를 띤 원자라고 믿었고, 독일 과학자 하인리히 루돌프 헤르츠와 오이겐 골트슈타인은 그것들이 '에테르 진동', 즉 어떤 새로운 형태의 전자기파라고 믿었다.80-81189-190 이 논쟁은 1897년 조지프 존 톰슨이 음극선의 질량 대 전하 비율을 측정하여 입자로 구성되어 있지만 가장 가벼운 원자인 수소보다 약 1800배 가볍다는 것을 보여주면서 해결되었다. 따라서 그것들은 원자가 아니라 새로운 입자였으며, 최초의 아원자 입자였고, 나중에 전자라고 명명되었다.access-date = 2009-06-21 이 입자들이 또한 전선에서 전류를 담당하며 원자에서 음전하를 운반한다는 것이 빠르게 인식되었다. 다채로운 발광관은 새로운 전기 과학의 미스터리를 시연하기 위한 공개 강연에서도 인기가 많았다. 형광 광물이나 형광 페인트를 칠한 나비 모양으로 장식된 관들이 만들어져 밀봉되었다. 전원을 가하면 형광 물질이 여러 가지 빛나는 색깔로 빛났다. 1895년, 빌헬름 콘라트 뢴트겐은 크룩스관에서 방출되는 엑스선을 발견했다. 엑스선의 많은 용도는 즉시 명백해졌고, 이는 크룩스관의 첫 번째 실용적인 응용이었다. 의료기기 제조업체들은 엑스선을 생성하기 위한 특수 크룩스관, 즉 최초의 엑스선관을 생산하기 시작했다. 크룩스관은 신뢰할 수 없고 변덕스러웠다. 생성되는 음극선의 에너지와 양은 관 내 잔류 기체의 압력에 따라 달라졌다.quote = pressure progressive hardening time progressively lower.quote = pressure reduces increases soft hard.isbn = 978-9400987852 시간이 지남에 따라 가스가 관 벽에 흡수되어 압력이 감소했다.quote = x-ray tube hardening pressure disappears increases. 이는 생성되는 음극선의 양을 감소시키고 관 전체의 전압을 증가시켜 더 강력한 음극선을 생성하게 했다. 크룩스 엑스선관에서 이 현상을 "경화"라고 불렀는데, 이는 더 높은 전압이 "더 단단하고" 더 투과력 있는 엑스선을 생성했기 때문이다. 더 높은 진공을 가진 관은 "경질" 관이라고 불렸고, 더 낮은 진공을 가진 관은 "연질" 관이라고 불렸다. 결국 압력이 너무 낮아져 관이 완전히 작동을 멈췄다. 이를 방지하기 위해 엑스선관과 같이 많이 사용되는 관에는 소량의 가스를 방출하여 관의 기능을 회복시키는 다양한 "연화제" 장치가 통합되었다. 1904년경에 나중에 발명된 진공관은 크룩스관을 대체했다. 이들은 10−9 기압 (10−4 Pa) 정도의 훨씬 낮은 압력에서 작동하며, 가스 분자가 너무 적어 이온화에 의해 전도되지 않는다. 대신, 이들은 가열된 필라멘트 또는 열음극에서 열전자 방출에 의해 전자를 방출하는 더 신뢰할 수 있고 제어 가능한 전자원을 사용한다. 크룩스관에서 사용되는 음극선 생성의 이온화 방법은 오늘날 사이러트론과 같은 몇몇 특수 방전관에서만 사용된다. 크룩스관에서 개척된 전자빔 조작 기술은 진공관 설계에, 특히 1897년 페르디난트 브라운에 의한 음극선관 발명에 실질적으로 적용되었으며, 현재는 전자현미경 및 전자빔 리소그래피와 같은 정교한 공정에서 사용된다.
## 엑스선 발견
1910년경의 크룩스 엑스선관 또 다른 크룩스 엑스선관. 관 목 (오른쪽)에 부착된 장치는 "삼투 연화기"이다. 크룩스관에 가해지는 전압이 약 5,000 볼트 이상으로 충분히 높으면The energy and penetrating ability of the x-rays increases with the voltage on the tube. Tubes with voltages below 5,000 V also create x-rays, but they are "soft" enough that very few penetrate the glass envelope of the tube. 전자를 충분히 높은 속도로 가속하여 애노드나 관의 유리벽에 부딪힐 때 엑스선을 생성할 수 있다. 빠른 전자는 원자핵의 높은 전하 근처를 지나면서 경로가 급격히 휘어질 때 제동 복사라고 불리는 과정으로 엑스선을 방출하거나, 원자의 내부 전자를 더 높은 에너지 준위로 밀어내고, 이들이 다시 이전 에너지 준위로 돌아오면서 엑스선을 방출하는데, 이를 엑스선 형광이라고 한다. 많은 초기 크룩스관은 의심할 여지 없이 엑스선을 생성했을 것이다. 왜냐하면 이반 풀류이와 같은 초기 연구자들이 근처의 노출되지 않은 사진건판에 흐릿한 자국을 만들 수 있다는 것을 알아차렸기 때문이다. 1895년 11월 8일, 빌헬름 콘라트 뢴트겐은 검은 판지로 덮인 크룩스관을 작동시키던 중 근처의 형광 스크린이 희미하게 빛나는 것을 발견했다.access-date=2008-05-05. There are many conflicting accounts of the discovery because Röntgen had his lab notes burned after his death. This is a likely reconstruction by his biographers. 그는 관에서 나오는 알려지지 않은 보이지 않는 광선이 판지를 통과하여 스크린을 형광 발광시킬 수 있다는 것을 깨달았다. 그는 그것들이 책상 위의 책과 종이를 통과할 수 있다는 것을 발견했다. 뢴트겐은 이 광선을 전면적으로 연구하기 시작했고, 1895년 12월 28일 엑스선에 대한 첫 과학 연구 논문을 발표했다.doi-access=free, a translation of his paper read before the Wurtzberg Physical and Medical Society, December 28, 1895. 뢴트겐은 그의 발견으로 (1901년) 첫 번째 노벨 물리학상을 수상했다. 엑스선의 다양한 응용 분야는 크룩스관의 첫 번째 실용적인 용도를 창출했고, 작업장에서는 엑스선을 생성하기 위한 특수 크룩스관, 즉 최초의 엑스선관을 제조하기 시작했다. 양극은 일반적으로 백금과 같은 무거운 금속으로 만들어져 더 많은 엑스선을 생성했으며, 음극에 대해 기울어져 엑스선이 관의 측면을 통해 방출되도록 했다. 음극은 오목한 구형 표면을 가지고 있어 전자를 양극에 직경 약 1mm의 작은 점으로 집중시켜 가장 선명한 방사선 사진을 제공하는 점 엑스선원을 근사화했다. 이러한 냉음극형 엑스선관은 약 1920년까지 사용되었으며, 그 후 열음극 쿨리지 엑스선관으로 대체되었다.
# 작동 방식
크룩스관 회로도 footer = 크룩스관 내 가스 양이 약간 높으면 글로 방전이라는 빛나는 가스 영역 패턴이 생성된다. 크룩스관은 냉음극관으로, 나중에 등장한 진공관처럼 전자를 방출하는 가열된 필라멘트가 내부에 없다. 대신, 관 내 음극과 애노드 전극 사이에 가해지는 높은 직류 전압 (수 킬로볼트에서 약 100킬로볼트)으로 잔류 공기가 이온화되어 전자가 생성된다. 이 전압은 일반적으로 유도 코일 (또는 "룸코르프 코일")에 의해 공급된다.p.39-40 크룩스관이 작동하려면 약 10−6에서 5×10−8 기압 (7×10−4 \- 4×10−5 토르 또는 0.1-0.006 파스칼)의 소량의 공기가 필요하다.79 관에 고전압이 가해지면, 전기장은 광이온화 및 방사성과 같은 자연 과정에 의해 항상 존재하는 소수의 이온 및 자유 전자를 가속시킨다. 전자는 다른 가스 분자와 충돌하여 전자를 떼어내고 더 많은 양이온을 생성한다. 전자는 타운센드 방전이라고 불리는 연쇄 반응으로 더 많은 이온과 전자를 생성한다. 모든 양이온은 음극 또는 음극 전극으로 끌린다. 양이온이 음극에 부딪히면 금속 표면에서 많은 수의 전자를 떼어내고, 이 전자는 음극에 의해 반발되어 애노드 또는 양극 전극으로 끌린다. 이것이 음극선이다. 관에서 충분한 공기가 제거되어 대부분의 전자가 가스 분자와 충돌하지 않고 관의 길이를 따라 이동할 수 있다. 높은 전압은 이러한 가벼운 입자를 높은 속도로 가속시킨다 (일반적인 10kV 관 전압의 경우 초당 약 37,000마일 또는 59,000km/s, 빛의 속력의 약 20퍼센트url = https://archive.org/details/xrays01kayegoog, Table 27). 전자가 관의 양극 끝에 도달하면, 비록 양극에 끌리지만, 많은 전자가 양극을 지나쳐 관의 끝 벽에 부딪힐 정도로 많은 운동량을 갖게 된다. 전자가 유리 속 원자와 충돌하면, 원자의 궤도 전자를 더 높은 에너지 준위로 밀어낸다. 전자가 원래 에너지 준위로 돌아올 때 빛을 방출한다. 음극선 발광이라고 불리는 이 과정은 유리가 보통 황록색으로 빛나게 한다. 전자 자체는 보이지 않지만, 발광은 전자 빔이 유리에 부딪히는 곳을 보여준다. 나중에 연구자들은 발광을 더 잘 보이게 하기 위해 관의 내부 뒷벽에 황화 아연과 같은 형광 화학 물질인 형광체를 칠했다. 벽에 부딪힌 후, 전자는 결국 애노드로 이동하여 애노드 선, 전원 공급 장치를 통해 다시 음극으로 흐른다. 크룩스관의 작동에 대한 전체적인 내용은 복잡하다.79 이는 양전하를 띤 이온, 전자, 그리고 끊임없이 상호작용하는 중성 원자들의 비평형 플라스마를 포함하기 때문이다. 10−6 기압 (0.1 Pa) 이상의 높은 가스 압력에서는 글로 방전이 발생한다. 이는 관 내 압력에 따라 다양한 색깔의 빛나는 가스 영역 패턴을 생성한다 (도표 참조). 자세한 내용은 20세기 초 플라스마 물리학이 발전할 때까지 완전히 이해되지 않았다.
# 실험
19세기 마지막 4반세기 동안 크룩스관은 음극선이 무엇인지 알아내기 위한 수십 건의 역사적인 실험에 사용되었다.archive-date=2009-02-11accessdate = 30 April 2025 두 가지 이론이 있었다. 영국 과학자 크룩스와 크롬웰 발리는 음극선이 '복사 물질', 즉 전하를 띤 원자 입자라고 믿었다. 독일 연구자 E. 비데만, 하인리히 루돌프 헤르츠, 오이겐 골트슈타인은 음극선이 '에테르 진동', 즉 어떤 새로운 형태의 전자기파이며, 관을 통해 전류를 운반하는 것과는 별개라고 믿었다.79-81189-190 이 논쟁은 조지프 존 톰슨이 음극선의 질량을 측정하여 그것이 이전에 알려지지 않은 원자 속의 음전하를 띤 입자, 즉 최초의 아원자 입자이며, 그가 '소체'라고 불렀지만 나중에 '전자'로 이름이 바뀌었다는 것을 증명하면서 해결되었다.
## 음극선은 평행선으로 이동한다
율리우스 플뤼커는 1869년에 음극을 향하는 몰타 십자 모양의 애노드를 가진 관을 만들었다. 이 애노드는 관 바닥에 접힐 수 있도록 경첩이 달려 있었다. 관이 켜지면 음극선이 관 뒷면의 형광에 선명한 십자 모양의 그림자를 드리웠고, 이는 광선이 직선으로 이동한다는 것을 보여주었다.79 이 형광은 당시 자외선만이 형광을 일으키는 것으로 알려져 있었기 때문에 음극선이 전자기파라는 주장의 근거로 사용되었다. 얼마 후 형광이 '피로해져' 빛이 줄어들었다.143 십자가 광선의 경로에서 접히면 더 이상 그림자를 드리우지 않았고, 이전에 그림자가 드리워진 영역은 주변 영역보다 더 강하게 형광을 발했다.
## 수직 방출
오목한 음극이 있는 크룩스관 오이겐 골트슈타인은 1876년에 음극선이 항상 음극 표면에 수직으로 방출된다는 것을 발견했다.138Goldstein E. (1876). Monat der Berl. Akad., p. 284. 음극이 평평한 판일 경우, 광선은 판의 평면에 수직으로 직선으로 발사되었다. 이는 광선이 입자라는 증거였는데, 뜨거운 금속판과 같은 발광체는 모든 방향으로 빛을 방출하는 반면, 하전 입자는 음극에 의해 수직 방향으로 반발되기 때문이다. 음극선은 충돌하는 물질을 가열한다.145 전극이 오목한 구형 접시 형태로 만들어지면 음극선은 접시 앞의 한 지점으로 초점이 맞춰진다. 이는 시료를 고온으로 가열하는 데 사용될 수 있었다. -
## 정전기적 편향
J. J. 톰슨의 전기적 편향관. 음극은 R에 있다. 전자빔은 원통형 고전압 애노드 (중앙)를 통과하며 가속되고, 편향판 (중앙 L)의 전압에 의해 휘어지며, 관의 뒷벽 (L)에 부딪혀 빛나는 발광을 일으킨다. 하인리히 루돌프 헤르츠는 음극선 빔의 양쪽에 두 번째 금속판을 설치한 관, 즉 조악한 음극선관을 만들었다. 만약 음극선이 하전 입자라면, 판에 전압을 가하여 생성되는 전기장에 의해 그 경로가 휘어져야 하며, 광선이 부딪히는 빛 지점이 옆으로 이동해야 한다. 그는 아무런 휘어짐도 발견하지 못했지만, 나중에 그의 관이 충분히 진공되지 않아 전기장을 가리는 표면 전하가 축적되었기 때문으로 밝혀졌다. 나중에 아서 슈스터는 더 높은 진공 상태에서 실험을 반복했다. 그는 광선이 양전하를 띤 판 쪽으로 끌리고 음전하를 띤 판에 의해 반발되어 빔이 휘어지는 것을 발견했다. 이는 광선이 음전하를 띠고 있다는 증거였으므로, 전자기파가 아니었다. -
## 자기 편향
크룩스 자기 편향관 막대 자석에 의한 전자 빔의 편향 크룩스는 관의 목에 자석을 놓아 북극이 빔의 한쪽에, 남극이 다른쪽에 있도록 하고 빔이 그 사이의 자기장을 통과하도록 했다. 빔은 자기장에 수직으로 아래로 휘어졌다.150-151 빔의 경로를 드러내기 위해 크룩스는 관의 길이를 따라 약간 기울어져 전자가 형광체에 부딪혀 화면에 빛나는 선을 만들도록 형광체 코팅이 된 판지 화면을 가진 관(그림 참조)을 발명했다. 이 선은 횡단 자기장에서 위아래로 휘어지는 것을 볼 수 있었다. 이 효과(현재 로런츠 힘이라고 불림)는 전동기의 전류 동작과 유사했으며, 음극선이 전선 속 전류처럼 패러데이 전자기 유도 법칙을 따른다는 것을 보여주었다. 전기적 및 자기적 편향 모두 입자 이론의 증거였는데, 정전기 및 자기장은 진공 상태의 광파 빔에 영향을 미치지 않기 때문이다. footer = 자기 편향을 시연하는 크룩스관. 관의 목 (오른쪽)에 자석을 대면 광선이 수평 자기장에 수직으로 위아래로 휘어져 녹색 형광 패치가 더 높거나 낮게 나타난다. 관 내 잔류 공기는 전자에 부딪히면 분홍색으로 빛난다. -
## 물레방아
크룩스의 물레방아관, 1879년 그의 논문 '복사 물질에 대하여'에서 발췌 크룩스는 음극선 경로에 작은 날개 달린 터빈 또는 물레방아를 놓았고, 광선이 부딪히자 회전하는 것을 발견했다.146-149 물레방아는 관의 음극 쪽에서 멀어지는 방향으로 회전했는데, 이는 음극선이 날개에 부딪히는 힘이 회전을 유발한다는 것을 시사했다. 크룩스는 당시 이것이 음극선이 운동량을 가지고 있다는 것을 보여주므로, 광선은 물질 입자일 가능성이 높다고 결론지었다. 그러나 나중에 물레방아가 날개에 부딪히는 입자(또는 전자)의 운동량 때문이 아니라 복사계 효과 때문에 회전한다는 결론이 내려졌다. 광선이 날개 표면에 부딪히면 이를 가열하고, 그 열로 인해 인접한 가스가 팽창하여 날개를 밀어냈다. 이는 1903년 조지프 존 톰슨이 전자가 물레방아에 부딪히는 운동량이 분당 1회전만 할 정도로 충분하다는 것을 계산하여 증명했다. 이 실험은 음극선이 표면을 가열할 수 있다는 것을 보여줄 뿐이었다.
## 전하
장바티스트 페랭은 음극선이 실제로 음전하를 띠고 있는지, 아니면 독일인들이 생각했던 것처럼 단지 전하 운반체와 동반하는 것인지 확인하고 싶었다. 1895년에 그는 음극선이 모아지도록 음극을 향하는 작은 구멍이 있는 닫힌 알루미늄 실린더인 '포획기'를 사용하여 관을 만들었다.161-165 포획기는 전하를 측정하기 위해 검전기에 연결되었다. 검전기는 음전하를 나타냈고, 이는 음극선이 실제로 음전하를 운반한다는 것을 증명했다.
## 양극선
천공 음극이 있는 특수관, 양극선 생성 (상단, 분홍색) 오이겐 골트슈타인은 1886년에 음극에 작은 구멍이 있으면, 음극 뒷면, 즉 양극을 향하지 않는 쪽에서 희미한 빛나는 줄기가 나오는 것을 발견했다.Goldstein E. (1886) Berliner Sitzungsberichte, 39, p.391158-159 전기장에서 이러한 양극선은 음극선과 반대 방향으로, 즉 음전하를 띤 판 쪽으로 휘어져 양전하를 운반한다는 것을 나타냈다. 이들은 음극으로 끌려와 음극선을 생성한 양이온이었다. 골트슈타인은 이를 운하선(Kanalstrahlen)이라고 명명했다.access-date = 2008-11-11
## 스펙트럼 이동
오이겐 골트슈타인은 음극선의 속도를 측정하는 방법을 알아냈다고 생각했다. 크룩스관의 가스에서 보이는 글로 방전이 움직이는 음극선에 의해 생성된다면, 관 아래로 이동하는 방향으로 방출되는 빛은 도플러 효과로 인해 진동수가 이동할 것이다. 이는 분광기로 감지할 수 있었는데, 방출선 스펙트럼이 이동할 것이기 때문이다. 그는 "L"자 모양의 관을 만들고, 팔꿈치 유리 너머로 한쪽 팔을 향해 분광기를 조준했다. 그는 분광기가 음극 끝을 향할 때 발광 스펙트럼을 측정했고, 그 다음 전원 공급 장치 연결을 바꾸어 음극이 양극이 되도록 하고 전자가 다른 방향으로 움직이게 한 다음, 이동을 찾기 위해 스펙트럼을 다시 관찰했다. 그는 이동을 찾지 못했는데, 이는 광선이 매우 느리게 이동하고 있다는 것을 의미한다고 계산했다. 나중에 크룩스관의 발광은 전자 자체가 아니라 전자에 의해 충돌된 가스 원자에서 방출된다는 것이 인식되었다. 원자는 전자보다 수천 배 더 무겁기 때문에 훨씬 느리게 움직이며, 도플러 이동이 없는 이유를 설명한다.
## 레나르트 창
레나르트 창 관 필리프 레나르트는 음극선이 크룩스관에서 공기 중으로 나갈 수 있는지 확인하고 싶었다. 그림을 보라. 그는 음극(C)을 향하도록 대기압을 막을 만큼만 충분히 두꺼운 알루미늄박으로 만든 유리 외피에 "창"(W)이 있는 관을 만들었다(나중에 "레나르트 창"이라고 불림).182-188 그는 무언가가 통과한다는 것을 발견했다. 창문에 형광 스크린을 대자 빛이 도달하지 않았음에도 불구하고 형광을 발했다. 사진건판을 대자 빛에 노출되지 않았음에도 불구하고 어두워졌다. 이 효과는 약 2의 매우 짧은 범위에서 나타났다. 그는 음극선이 물질 시트를 통과하는 능력을 측정했고, 움직이는 원자보다 훨씬 멀리 침투할 수 있다는 것을 발견했다. 당시 원자가 알려진 가장 작은 입자였기 때문에, 이것은 처음에 음극선이 파동이라는 증거로 받아들여졌다. 나중에 전자가 원자보다 훨씬 작아서 더 큰 침투 능력을 설명할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 레나르트는 그의 업적으로 1905년 노벨 물리학상을 수상했다.