HW:Elektronenbeugungsröhre

[[Kategorie:Quantenphysik]]

Bei der Elektronenbeugungsröhre handelt es sich um eine spezielle Kathodenstrahlröhre (Braunsche Röhre), in der sich eine dünne Graphitfolie befindet. Durch Beugung der erzeugten Elektronen an dem Graphitgitter lassen sich die Welleneigenschaften von Elektronen mittels Interferenz nachweisen und untersuchen. Der zugehörige Versuch wurde erstmalig von George Paget Thomson (und A. Reid) durchgeführt , wofür er 1937 den Nobelpreis für Physik erhielt . Heute wird die Elektronenbeugungsröhe primär in der Lehre zum direkten Nachweis des Wellencharakters von Elektronen eingesetzt.

Aufbau und Funktionsweise

Aufbau

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.

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.

Die Buchsen sind wie folgt belegt:

• F3 & F4: Kathodenheizung, U_F ≤ 7.0 V AC/DC (i.d.R. wird Wechselspannung verwendet)
• C5: Minuspol der Anodenspannung (sollte im Betrieb zusätzlich mit dem Ground verbunden werden)
• G7: Pluspol der Anodenspannung, U_A = 0 - 5000 V DC
• A1: Direkte Verbindung zur Anode (wird für die praktische Schaltung i.d.R. nicht benötigt)

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.

Funktionsweise

Durch anlegen einer Heizspannung U_H an die Glühkathode K treten Elektronen aus. Die Elektronen werden durch die angelegte Beschleunigungsspannung U_B Richtung Ringanode A beschleunigt. Außerdem befindet sich die Glühkathode in einem s.g. Wehneltzylinder. Dieser liegt auf dem gleichen Potential wie die Kathode K und sorgt somit für eine Fokussierung der austretenden Elektronen. Die gesamte Anordnung wird auch als Elektronenkanone bezeichnet.

Der fokussierte Elektronenstrahl trifft hinter der Anode auf eine Folie aus polykristalinem Graphit. Diese besteht aus vielen kleinen Graphiteinkristallen und weist eine regelmäßige Gitterstruktur auf. Die auftreffenden Elektronen werden an diesem Graphitgitter gebeugt. Dies führt zu einer starken Aufweitung des Elektronenstrahls. Der aufgeweitete Strahl trifft letztendlich auf den Fluoreszenschirm (meist Zinksulfig) 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 .

Zubehör

Gehören zu dieser Hardware zusätzliche Gegenstände? Wo befinden sich diese in der Sammlung. Füge auch dazu Bilder ein.Falls es kein Zubehör gibt kann dieser Abschnitt einfach gelöscht werden.

Influenzmaschine von 3B Scientific.

Experimente

• Experiment: Elektronenbeugung

Wichtige Daten

Sammlungsposition	Schrankname: Regalfach (Beispiel: Elektronik: 4c)
Hersteller	??
Sonstiges	??

Betriebsanweisungen

Hier wird, falls vorhanden, die zugehörige Betriebsanweisung verlinkt. Andernfalls bleibt die Überschirft ohne Eintrag stehen.

Beispiel:

• Influenzmaschine

Bedienungsanleitung des Herstellers

• Bedienungsanleitung 3B scientific Elektronenbeugungsröhre S 1013889
• Bedienungsanleitung 3B scientific Röhrenhalter S 1014525

Fotos

Am Ende des Dokuments kommt eine Galerie aller Bilder, die zu dieser Hardware unter dem Namensraum "Datei:" bereits vorhanden sind. Hier sehen Sie als Beispiel die Bilder der Influenzmaschine. Um Ihre eigenen Bilder hier einzubinden müssen einfach nur die Bezeichungen der Bilder ausgetauscht werden.

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       vorne
  

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       hinten
  

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       Blitz
  

Literatur

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