HW:Elektronenbeugungsröhre - Versionsgeschichte

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2025-10-16T09:34:59Z

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8>Kstuetz am 2. August 2022 um 13:04 Uhr

2022-08-02T13:04:22Z

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	https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png		https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png
	~~Dieses Werk ist~~ lizenziert unter ~~einer~~ [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de ~~Creative Commons Namensnennung - Nicht~~-~~kommerziell~~ - ~~Weitergabe unter gleichen Bedingungen~~ 4.0 ~~International Lizenz.~~]		Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de CC BY-NC-SA 4.0]
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8>Kstuetz am 28. September 2021 um 14:28 Uhr

2021-09-28T14:28:26Z

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	''1. Elektronenkanone''<br>		''1. Elektronenkanone''<br>
	Durch anlegen einer Heizspannung U<sub>F</sub> an die Glühkathode treten Elektronen aus. Die Elektronen werden durch die angelegte Anodenspannung U<sub>A</sub> Richtung Zylinderanode beschleunigt. Die Fokussierelektorde hinter der Anode liegt auf dem gleichen Potential wie die Glühkathode und sorgt somit für eine Fokussierung der austretenden Elektronen. Diese Anordnung wird auch als Wehneltzylinder bezeichnet. Am Ende tritt ein scharf begrenztes, monochromatisches Strahlbündel aus der Elektronenkanone aus <ref>Wikipediaartikel Wehneltzylinder: https://de.wikipedia.org/wiki/Wehneltzylinder, zuletzt eingesehen am 17.09.21</ref><ref>LMU München, Virtuelle Experimente: https://virtuelle-experimente.de/elektronenbeugung/einfuehrung/versuchsaufbau.php, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.		Durch anlegen einer Heizspannung U<sub>F</sub> an die Glühkathode treten Elektronen aus. Die Elektronen werden durch die angelegte Anodenspannung U<sub>A</sub> Richtung Zylinderanode beschleunigt. Die Fokussierelektorde hinter der Anode liegt auf dem gleichen Potential wie die Glühkathode und sorgt somit für eine Fokussierung der austretenden Elektronen. Diese Anordnung wird auch als Wehneltzylinder bezeichnet. Am Ende tritt ein scharf begrenztes, monochromatisches Strahlbündel aus der Elektronenkanone aus <ref>Wikipediaartikel Wehneltzylinder: https://de.wikipedia.org/wiki/Wehneltzylinder, zuletzt eingesehen am 17.09.21</ref><ref>LMU München, Virtuelle Experimente: https://virtuelle-experimente.de/elektronenbeugung/einfuehrung/versuchsaufbau.php, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.

			''2. Beugung''<br>
			Der fokussierte Elektronenstrahl trifft auf eine polykristaline Graphitfolie. Diese besteht aus vielen kleinen Graphiteinkristallen und weist eine regelmäßige Gitterstruktur auf (Gitterkonstanten d<sub>10</sub> = 0,213 nm; d<sub>11</sub> = 0,123 nm <ref name="Anleitung_Roehre"></ref>). Die auftreffenden Elektronen werden an diesem Graphitgitter gebeugt. Genauer kommt es zur Bragg-Reflexion an den zufällig angeordenten Einkristallen (analog zum Debye-Scherrer-Verfahren). Diese Beugung führt zu einer starken Aufweitung des Elektronenstrahls <ref name = "Lifi_Elektronenbeugng">Homepage LEIFIphysik - Quantenobjekt Elektron: https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-elektron/versuche/elektronenbeugungsroehre, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.

			''3. Interferenzmuster''<br>
			Der aufgeweitete Strahl trifft letztendlich auf den Fluoreszenschirm (Zinksulfid) des Glaskoblens und regt diesen beim Auftreffen zu Fluoresz-Leuchterscheinungen an. Der Schirm leuchtet nur dort auf, wo die Elektronen auftreffen und dient damit als Elektronendektor. Auf dem Schirm kann man das typische Beugungsbild der Debye-Scherrer-Beugung <ref>Wikipediaartikel Debye-Scherrer-Verfahren: https://de.wikipedia.org/wiki/Debye-Scherrer-Verfahren, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref> beobachten, bestehend aus konzentrischen Beugungsringen um den ungebeugten Elektronenstrahl. Aus den Radien der Beugungsringe und dem Netzebenenabstand von Graphit lässt sich die Wellenlänge der Elektronen bestimmen <ref name = "Lifi_Elektronenbeugng"></ref>.

	</div>		</div>
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	~~''2. Beugung''<br>~~
	Der fokussierte Elektronenstrahl trifft auf eine polykristaline Graphitfolie. Diese besteht aus vielen kleinen Graphiteinkristallen und weist eine regelmäßige Gitterstruktur auf (Gitterkonstanten d<sub>10</sub> = 0,213 nm; d<sub>11</sub> = 0,123 nm <ref name="Anleitung_Roehre"></ref>). Die auftreffenden Elektronen werden an diesem Graphitgitter gebeugt. Genauer kommt es zur Bragg-Reflexion an den zufällig angeordenten Einkristallen (analog zum Debye-Scherrer-Verfahren). Diese Beugung führt zu einer starken Aufweitung des Elektronenstrahls <ref name = "Lifi_Elektronenbeugng">Homepage LEIFIphysik - Quantenobjekt Elektron: https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-elektron/versuche/elektronenbeugungsroehre, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.

	~~''3. Interferenzmuster''<br>~~
	Der aufgeweitete Strahl trifft letztendlich auf den Fluoreszenschirm (Zinksulfid) des Glaskoblens und regt diesen beim Auftreffen zu Fluoresz-Leuchterscheinungen an. Der Schirm leuchtet nur dort auf, wo die Elektronen auftreffen und dient damit als Elektronendektor. Auf dem Schirm kann man das typische Beugungsbild der Debye-Scherrer-Beugung <ref>Wikipediaartikel Debye-Scherrer-Verfahren: https://de.wikipedia.org/wiki/Debye-Scherrer-Verfahren, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref> beobachten, bestehend aus konzentrischen Beugungsringen um den ungebeugten Elektronenstrahl. Aus den Radien der Beugungsringe und dem Netzebenenabstand von Graphit lässt sich die Wellenlänge der Elektronen bestimmen <ref name = "Lifi_Elektronenbeugng"></ref>.

	=== Zubehör ===		=== Zubehör ===

8>Kstuetz am 22. September 2021 um 16:38 Uhr

2021-09-22T16:38:25Z

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 ''1. Elektronenkanone''<br>
 Durch anlegen einer Heizspannung U<sub>F</sub> an die Glühkathode treten Elektronen aus. Die Elektronen werden durch die angelegte Anodenspannung U<sub>A</sub> Richtung Zylinderanode beschleunigt. Die Fokussierelektorde hinter der Anode liegt auf dem gleichen Potential wie die Glühkathode und sorgt somit für eine Fokussierung der austretenden Elektronen. Diese Anordnung wird auch als Wehneltzylinder bezeichnet. Am Ende tritt ein scharf begrenztes, monochromatisches Strahlbündel aus der Elektronenkanone aus <ref>Wikipediaartikel Wehneltzylinder: https://de.wikipedia.org/wiki/Wehneltzylinder, zuletzt eingesehen am 17.09.21</ref><ref>LMU München, Virtuelle Experimente: https://virtuelle-experimente.de/elektronenbeugung/einfuehrung/versuchsaufbau.php, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.
 </div>
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 </div>
 === Fotos ===

8>Kstuetz: /* Experimente */

2021-09-22T16:37:04Z

Experimente

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	=== Experimente ===		=== Experimente ===

	*[https://didaktik.pi5.physik.uni-stuttgart.de/w/index.php/EXP:Elektronenbeugung, Experiment: Elektronenbeugung]		*[https://didaktik.pi5.physik.uni-stuttgart.de/w/index.php/EXP:Elektronenbeugung Experiment: Elektronenbeugung]

	=== Betriebsanweisungen ===		=== Betriebsanweisungen ===

8>Kstuetz: /* Betriebsanweisungen */

2021-09-22T16:36:21Z

Betriebsanweisungen

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	=== Betriebsanweisungen ===		=== Betriebsanweisungen ===

	* [[BA:~~Elektrische Geräte~~, ~~Anlagen und Leitungen]]~~		* [[BA:Elektronenablenk-,_Elektronenbeugungs-_und_Schattenkreuzröhren\| Elektronenablenk-, Elektronenbeugungs- und Schattenkreuzröhren]]
	* [https://www.3bscientific.de/product-~~manual/1013889_DE.pdf 3B Scientific Physics: Elektronenbeugungsröhre S 1013889~~, ~~1. Sicherheitshinweise~~]
	* [https://www.3bscientific.de/product-manual/1014525_DE.pdf 3B Scientific Physics: Röhrenhalter S 1014525, 1. Sicherheitshinweise]

	=== Bedienungsanleitung des Herstellers ===		=== Bedienungsanleitung des Herstellers ===

8>Kstuetz am 22. September 2021 um 16:34 Uhr

2021-09-22T16:34:23Z

← Nächstältere Version		Version vom 22. September 2021, 16:34 Uhr
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	Bei der Elektronenbeugungsröhre handelt es sich um eine Hochvakuum-Röhre. Im Inneren befindet sich eine Elektronenkanone, welche aus einer Glühkathode mit Wolfram-Heizfaden und einer zylinderförmigen Anode besteht. Eine Lochblende in der Glühkathode sorgt für einen schmalen Elektronenstrahl. Es folgt eine weitere Elektrode, die zur Fokusierung des Elektronenstrahls verwendet wird.		Bei der Elektronenbeugungsröhre handelt es sich um eine Hochvakuum-Röhre. Im Inneren befindet sich eine Elektronenkanone, welche aus einer Glühkathode mit Wolfram-Heizfaden und einer zylinderförmigen Anode besteht. Eine Lochblende in der Glühkathode sorgt für einen schmalen Elektronenstrahl. Es folgt eine weitere Elektrode, die zur Fokusierung des Elektronenstrahls verwendet wird.
	Hinter der Fokussierelektrode befindet sich ein Nickeldrahtgeflecht, das mit einer polykristallinen Graphitfolie belegt ist. Diese Folie wirkt als Beugungsgitter für die Elektronen. Nach dem Gitter öffnet sich die Vakuum-Röhre zu einer Glaskugel, auf deren Innenseite eine Fluoreszenzschicht aufgebracht ist. Auf diesem Floureszenzschirm lässt sich im Betrieb das Beugungsbild in Form von konzentrischen Ringen beobachten <ref name="Anleitung_Roehre">Bedienungsanleitung 3B Scientific Physics - Elektronenbeugungsröhre S 1013889: https://www.3bscientific.de/product-manual/1013889_DE.pdf, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.		Hinter der Fokussierelektrode befindet sich ein Nickeldrahtgeflecht, das mit einer polykristallinen Graphitfolie belegt ist. Diese Folie wirkt als Beugungsgitter für die Elektronen. Nach dem Gitter öffnet sich die Vakuum-Röhre zu einer Glaskugel, auf deren Innenseite eine Fluoreszenzschicht aufgebracht ist. Auf diesem Floureszenzschirm lässt sich im Betrieb das Beugungsbild in Form von konzentrischen Ringen beobachten <ref name="Anleitung_Roehre">Bedienungsanleitung 3B Scientific Physics - Elektronenbeugungsröhre S 1013889: https://www.3bscientific.de/product-manual/1013889_DE.pdf, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.

	~~</div>~~
	~~<div class="large-5 columns">~~
	~~[[Datei:HW_Quantenphyisk_Elektronenbeugungsroehre_Beschreibung.PNG\|thumb\|center\|600px\|Elektronenbeugungsröhre von 3B Scientific.]]~~
	~~</div>~~
	~~</div>~~
	~~<div class="row">~~
	~~<div class="large-7 columns">~~

	Die gesamte Röhre ist in einen spziellen Röhrenhalter eingebaut. Die Führungsstifte der Röhre sind dabei mit einer Fassung mit Steckbuchsen am Ende des Halters verbunden. Diese sind intern mit den Buchsen auf der Rückseite des Halters verschaltet. Beachte: Die Beschriftung der elektrischen Anschlüsse auf der Rückseite befindet sich auf der Vorderseite des Halters <ref name="Anleitung_Halter">Bedienungsanleitung 3B Scientific Physics -Röhrenhalter S 1014525 : https://www.3bscientific.de/product-manual/1014525_DE.pdf</ref>.		Die gesamte Röhre ist in einen spziellen Röhrenhalter eingebaut. Die Führungsstifte der Röhre sind dabei mit einer Fassung mit Steckbuchsen am Ende des Halters verbunden. Diese sind intern mit den Buchsen auf der Rückseite des Halters verschaltet. Beachte: Die Beschriftung der elektrischen Anschlüsse auf der Rückseite befindet sich auf der Vorderseite des Halters <ref name="Anleitung_Halter">Bedienungsanleitung 3B Scientific Physics -Röhrenhalter S 1014525 : https://www.3bscientific.de/product-manual/1014525_DE.pdf</ref>.
Zeile 32:		Zeile 24:
	* G7: Pluspol der Anodenspannung, U<sub>A</sub> = 0 - 5000 V DC bei typ. I<sub>A</sub> = 0,15 mA (bei 4000 V DC)		* G7: Pluspol der Anodenspannung, U<sub>A</sub> = 0 - 5000 V DC bei typ. I<sub>A</sub> = 0,15 mA (bei 4000 V DC)
	* A1: Direkte Verbindung zur Anode (wird für die praktische Schaltung i.d.R. nicht benötigt)		* A1: Direkte Verbindung zur Anode (wird für die praktische Schaltung i.d.R. nicht benötigt)

	~~</div>~~
	~~<div class="large-5 columns">~~
	~~[[Datei:HW_Quantenphysik_Elektronenbeugungsroehre_Anschluesse.PNG\|thumb\|center\|600px\|Anschlüsse der Elektronenbeugungsröhre.]]~~
	~~</div>~~
	~~</div>~~
	~~<div class="row">~~
	~~<div class="large-7 columns">~~

	Hinweis: In die Kathodenheizung ist eine Schutzschaltung integriert, um die Beschädigung des Heizfadens zu verhindern. Bei Heizspannungen über 10,5 V DC bzw. ca. 8,5 V AC schaltet ein Relais die Spannung aus. Dies wird dort eine rote LED auf der Vorderseite des Halters angezeigt <ref name="Anleitung_Halter"></ref>.		Hinweis: In die Kathodenheizung ist eine Schutzschaltung integriert, um die Beschädigung des Heizfadens zu verhindern. Bei Heizspannungen über 10,5 V DC bzw. ca. 8,5 V AC schaltet ein Relais die Spannung aus. Dies wird dort eine rote LED auf der Vorderseite des Halters angezeigt <ref name="Anleitung_Halter"></ref>.
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	</div>		</div>
			<div class="large-5 columns">
			[[Datei:HW_Quantenphyisk_Elektronenbeugungsroehre_Beschreibung.PNG\|thumb\|center\|600px\|Elektronenbeugungsröhre von 3B Scientific.]]
			</div>
	<div class="large-5 columns">		<div class="large-5 columns">
	<h3 class="subheader"><span style="display:inline;"></span> Wichtige Daten</h3>		<h3 class="subheader"><span style="display:inline;"></span> Wichtige Daten</h3>
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	\| Benötigt im Betrieb Gleich- und Wechselspannung (Heizspannung U<sub>F</sub> ≤ 7,0 V AC & Anodenspannung, U<sub>A</sub> = 0 - 5000 V DC)		\| Benötigt im Betrieb Gleich- und Wechselspannung (Heizspannung U<sub>F</sub> ≤ 7,0 V AC & Anodenspannung, U<sub>A</sub> = 0 - 5000 V DC)
	\|}		\|}
			</div>
			<div class="large-5 columns">
			[[Datei:HW_Quantenphysik_Elektronenbeugungsroehre_Anschluesse.PNG\|thumb\|center\|600px\|Anschlüsse der Elektronenbeugungsröhre.]]
	</div>		</div>
	</div>		</div>
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	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-8 large-centered columns">		<div class="large-4 large-centered columns">
	<ul class="example-orbit" data-orbit>		<ul class="example-orbit" data-orbit>
	<li class="active">		<li class="active">
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	</div>		</div>
	</div>		</div>


	== Literatur ==		== Literatur ==

8>Abuhl am 17. September 2021 um 17:52 Uhr

2021-09-17T17:52:50Z

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	</li>		</li>
	<li>		<li>
	[[Datei:HW Quantenphyisk Elektronenbeugungsroehre ~~eingepackt vorne~~.JPG\|slide 3]]		[[Datei:HW Quantenphyisk Elektronenbeugungsroehre Anschlussfeld.JPG\|slide 3]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	Anschlussfeld mit Warn-LED		Anschlussfeld mit Warn-LED
Zeile 121:		Zeile 121:
	</li>		</li>
	<li>		<li>
	[[Datei:HW Quantenphyisk Elektronenbeugungsroehre ~~Anschlussfeld~~.JPG\|slide 3]]		[[Datei:HW Quantenphyisk Elektronenbeugungsroehre eingepackt vorne.JPG\|slide 4]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	Soll-Zustand nach dem Experiment		Soll-Zustand nach dem Experiment

8>Abuhl am 17. September 2021 um 17:51 Uhr

2021-09-17T17:51:26Z

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	~~<nowiki>~~[[Kategorie:Quantenphysik]]~~</nowiki>~~		[[Kategorie:Quantenphysik]]

	__KEIN_INHALTSVERZEICHNIS__		__KEIN_INHALTSVERZEICHNIS__

8>Abuhl am 17. September 2021 um 17:50 Uhr

2021-09-17T17:50:26Z

← Nächstältere Version		Version vom 17. September 2021, 17:50 Uhr
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	''1. Elektronenkanone''<br>		''1. Elektronenkanone''<br>
	Durch anlegen einer Heizspannung U<sub>F</sub> an die Glühkathode treten Elektronen aus. Die Elektronen werden durch die angelegte Anodenspannung U<sub>A</sub> Richtung Zylinderanode beschleunigt. Die Fokussierelektorde hinter der Anode liegt auf dem gleichen Potential wie die Glühkathode und sorgt somit für eine Fokussierung der austretenden Elektronen. Diese Anordnung wird auch als Wehneltzylinder bezeichnet. Am Ende tritt ein scharf begrenztes, monochromatisches Strahlbündel aus der Elektronenkanone aus <ref>Wikipediaartikel Wehneltzylinder: https://de.wikipedia.org/wiki/Wehneltzylinder, ~~zuletzte~~ eingesehen am 17.09.21</ref><ref>LMU München, Virtuelle Experimente: https://virtuelle-experimente.de/elektronenbeugung/einfuehrung/versuchsaufbau.php, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.		Durch anlegen einer Heizspannung U<sub>F</sub> an die Glühkathode treten Elektronen aus. Die Elektronen werden durch die angelegte Anodenspannung U<sub>A</sub> Richtung Zylinderanode beschleunigt. Die Fokussierelektorde hinter der Anode liegt auf dem gleichen Potential wie die Glühkathode und sorgt somit für eine Fokussierung der austretenden Elektronen. Diese Anordnung wird auch als Wehneltzylinder bezeichnet. Am Ende tritt ein scharf begrenztes, monochromatisches Strahlbündel aus der Elektronenkanone aus <ref>Wikipediaartikel Wehneltzylinder: https://de.wikipedia.org/wiki/Wehneltzylinder, zuletzt eingesehen am 17.09.21</ref><ref>LMU München, Virtuelle Experimente: https://virtuelle-experimente.de/elektronenbeugung/einfuehrung/versuchsaufbau.php, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.

	''2. Beugung''<br>		''2. Beugung''<br>
	Der fokussierte Elektronenstrahl trifft auf eine polykristaline Graphitfolie. Diese besteht aus vielen kleinen Graphiteinkristallen und weist eine regelmäßige Gitterstruktur auf (Gitterkonstanten d<sub>10</sub> = 0,213 nm; d<sub>11</sub> = 0,123 nm <ref name="Anleitung_Roehre"></ref>). Die auftreffenden Elektronen werden an diesem Graphitgitter gebeugt. Genauer kommt es zur Bragg-Reflexion an den zufällig angeordenten Einkristallen (analog zum Debye-Scherrer-Verfahren). Diese ~~Begugung~~ führt zu einer starken Aufweitung des Elektronenstrahls <ref name = "Lifi_Elektronenbeugng">Homepage LEIFIphysik - Quantenobjekt Elektron: https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-elektron/versuche/elektronenbeugungsroehre, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.		Der fokussierte Elektronenstrahl trifft auf eine polykristaline Graphitfolie. Diese besteht aus vielen kleinen Graphiteinkristallen und weist eine regelmäßige Gitterstruktur auf (Gitterkonstanten d<sub>10</sub> = 0,213 nm; d<sub>11</sub> = 0,123 nm <ref name="Anleitung_Roehre"></ref>). Die auftreffenden Elektronen werden an diesem Graphitgitter gebeugt. Genauer kommt es zur Bragg-Reflexion an den zufällig angeordenten Einkristallen (analog zum Debye-Scherrer-Verfahren). Diese Beugung führt zu einer starken Aufweitung des Elektronenstrahls <ref name = "Lifi_Elektronenbeugng">Homepage LEIFIphysik - Quantenobjekt Elektron: https://www.leifiphysik.de/quantenphysik/quantenobjekt-elektron/versuche/elektronenbeugungsroehre, zuletzt eingesehen am 17.09.2021</ref>.

	''3. Interferenzmuster''<br>		''3. Interferenzmuster''<br>