3B SCIENTIFIC PHYSICS

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1 B SCIENTIFIC PHYSICS Elektronenstrahlblenkröhre D 6 Bedienungsanleitung / LF Leuchtschirm Untere blenkplatte Halter mit mmsteckerstift zum nschluss der Kondensatorplatte Elektronenkanone mmbuchsen zum nschluss von Heizung und Kathode 6 mmsteckerstift zum nschluss der node 7 Obere blenkplatte. Sicherheitshinweise Glühkathodenröhren sind dünnwandige, evakuierte Glaskolben. Vorsichtig behandeln: Implosionsgefahr! Röhre keinen mechanischen Belastungen aussetzen. Verbindungskabel keinen ugbelastungen aussetzen. Röhre nur in den Röhrenhalter D (87) einsetzen. u hohe Spannungen, Ströme sowie falsche Kathodenheiztemperatur können zur erstörung der Röhre führen. Die angegebenen Betriebsparameter einhalten. Schaltungen nur bei ausgeschalteten Versorgungsgeräten vornehmen. Röhren nur bei ausgeschalteten Versorgungsgeräten ein und ausbauen. Im Betrieb wird der Röhrenhals erwärmt. Röhre vor dem usbau abkühlen lassen. Die Einhaltung der EC Richtlinie zur elektromagnetischen Verträglichkeit ist nur mit den empfohlenen Netzgeräten garantiert.. Beschreibung Die Elektronenstrahlblenkröhre dient zur Untersuchung von Elektronenstrahlen in elektrischen und magnetischen Feldern. Sie ermöglicht sowohl eine bschätzung der spezifischen Ladung e/m als auch die Bestimmung der Geschwindigkeit der Elektronen v. Die Elektronenstrahlblenkröhre besitzt eine Elektronenkanone in einem evakuierten Glaskolben mit fokussierendem Elektrodensystem, direkt geheizter WolframGlühkathode und einer zylinderförmigen node. Über einen eingebauten Plattenkondensator kann der Elektronenstrahl elektrostatisch und durch Verwendung der Helmholtzspulen D (6) magnetisch abgelenkt werden. Die blenkplatten halten einen Leuchtschirm mit cmraster, gegen die Strahlachse gedreht, auf dem der Elektronenstrahlverlauf sichtbar gemacht wird.

2 . Technische Daten Heizung: 7, V C/DC nodenspannung: V V DC nodenstrom: ca., m bei V Kondensatorspannung: max. V bstand Kondensatorplatten: ca. mm Fluoreszenzschirm: 9 mm x 6 mm Glaskolben: ca. mm Ø Gesamtlänge: ca. 6 mm. Bedienung ur Durchführung der Experimente mit der Elektronenstrahlblenkröhre sind folgende Geräte zusätzlich erforderlich: Röhrenhalter D 87 Hochspannungsnetzgerät kv ( V, /6 Hz) 9 oder Hochspannungsnetzgerät kv ( V, /6 Hz) HelmholtzSpulenpaar D 6 DC Netzgerät V ( V, /6 Hz) oder DC Netzgerät V ( V, /6 Hz) nalog Multimeter M 7 usätzlich empfohlen: Schutzadapter, polig 996. Einsetzen der Röhre in den Röhrenhalter Röhre nur bei ausgeschalteten Versorgungsgeräten ein und ausbauen. Fixierschieber des Röhrenhalters ganz zurück schieben. Röhre in die Klemmen einsetzen. Mittels der Fixierschieber Röhre in den Klemmen sichern. Gegebenenfalls Schutzadapter auf die nschlussbuchsen der Röhre stecken.. Entnahme der Röhre aus dem Röhrenhalter um Entnehmen der Röhre Fixierschieber wieder zurück schieben und Röhre entnehmen.. Experimentierbeispiele. Magnetische blenkung Beschaltung der Röhre gemäß Fig. vornehmen. Dabei den Minuspol der nodenspannung an die mit Minus gekennzeichnete mmbuchse am Röhrenhals anschließen. Spulen in die entsprechenden Bohrungen im Röhrenhalter einsetzen. HochspannungsNetzgerät einschalten. Spannung an die Spulen anlegen und Strahlverlauf beobachten. Der Elektronenstrahlverlauf ist kreisförmig, die blenkung erfolgt in einer Ebene senkrecht zum magnetischen Feld. Bei konstanter nodenspannung verringert sich der Radius der blenkung mit Erhöhung des Spulenstroms. Bei konstantem Spulenstrom vergrößert sich der Radius mit Erhöhung der nodenspannung, was auf eine höhere Geschwindigkeit hinweist. Ein Elektron der Masse m und der Ladung e, das sich senkrecht zu einem magnetischen Feld B bewegt, wird durch die Lorentzkraft B e v in eine Kreisbahn gezwungen: m v B e v = () r mit v = Geschwindigkeit des Elektrons und r = Krümmungsradius.. Elektrische blenkung Beschaltung der Röhre gemäß Fig. vornehmen. Dabei den Minuspol der nodenspannung an die mit Minus gekennzeichnete mmbuchse am Röhrenhals anschließen. HochspannungsNetzgerät einschalten. Kondensatorspannung einschalten und Strahlverlauf beobachten. Ein Elektron, das mit der Geschwindigkeit v das elektrische Feld E eines Plattenkondensators mit der Kondensatorspannung und dem Plattenabstand d durchfliegt, wird auf eine Parabelbahn abgelenkt: e E y = x () m v wobei y die lineare blenkung über die lineare Distanz x ist.. Bestimmung von e/m und v.. Mittels magnetischer blenkung Versuchsaufbau gemäß Fig.. Für die von der nodenspannung U abhängige Geschwindigkeit der Elektronen v gilt: e v = U () m us den Gleichungen und folgt für die spezifische Ladung e/m: e U = () m ( B r ) U kann unmittelbar abgelesen werden, B und r lassen sich experimentell bestimmen.... Bestimmung von r Für den Krümmungsradius r des abgelenkten Elektronenstrahls gilt wie aus Fig. ersichtlich: r = x + ( r y )

3 daraus folgt: x + y r = y ()... Bestimmung von B Für die magnetische Flussdichte B des Magnetfeldes bei Helmholtzgeometrie des Spulenpaars und dem Spulenstrom I gilt: B = μ n I = k I R (6) wobei k = in guter Näherung, mt/ mit n = (Windungen) und R = 68 mm (Spulenradius)... Mittels elektrischer blenkung Versuchsaufbau gemäß Fig.. Durch Umstellen der Formel ergibt sich für e/m: e y v = (7) m E x UP wobei E = d mit = Kondensatorspannung und d = Plattenabstand.. Mittels Feldausgleich Versuchsaufbau gemäß Fig.. Hochspannungsnetzgeräte einschalten und den Elektronenstrahl elektrostatisch ablenken. SpulenNetzgerät einschalten und die Spannung so einstellen, dass das magnetische Feld das elektrische Feld ausgleicht und der Strahl nicht mehr abgelenkt wird. Das magnetische Feld gleicht die blenkung des Elektronenstrahls durch das elektrische Feld aus. Es gilt: e E = e v B Daraus folgt für v: E v = (8) B UP mit E =. d ur Bestimmung von B siehe Punkt... Für e/m gilt: e m = U M E B (9) r y P x Fig. Bestimmung von r

4 DC POWER SUPPLY... kv I U H... kv U F Fig. Magnetische blenkung DC POWER SUPPLY... kv DC POWER SUPPLY... kv... kv... kv U F Fig. Elektrische blenkung

5 I U H DC POWER SUPPLY... kv... kv DC POWER SUPPLY... kv U... kv U F Fig. Bestimmung von e/m mittels Feldausgleich TELTRON Product from UKB Scientific Ltd. Suite Formal House, Oldmixon Crescent WestonsuperMare Somerset BS 9Y Tel ()9 Fax ()9 ukbs@bscientific.com Technische Änderungen vorbehalten Copyright B Scientific GmbH

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