background image

 

The Franck-Hertz tube contains mercury.  

 

If  the  glass  breaks  and  mercury  escapes, 
make  sure  to  observe  safety  regulations  re-
lating to the handling of mercury. 

2. Description 

The  Franck-Hertz  tube  with  its  mercury  filling  is 
used to demonstrate the quantised release of en-
ergy  by  free  electrons  colliding  with  mercury  at-
oms and to determine that the excitation energy 
for the mercury resonance line (6

1

S

0

 

– 6

3

P

1

) is 4.9 

eV. 

Franck-Hertz tube attached to front plate 

The Franck-Hertz tube is a highly evacuated elec-
tron tube containing mercury with its electrodes set 
up in parallel planes. The electrodes consist of an 
indirectly heated oxide cathode, an anode grid and 
a collector electrode. In order to increase the like-
lihood of collisions, the distance between the an-
ode and cathode has been made large (8 mm) in 
comparison to the mean free path in a mercury at-
mosphere  (for  a  temperature  of  approx.  180°C). 
By contrast, the distance between anode and col-
lector is small.  An  earth ring is  located  level  with 
the  anode  grille  to  prevent  disturbance  due  to 
background radiation. The tube is mounted on the 
front plate of the heating chamber and can be re-
moved or exchanged. The front plate also has ce-
ramic-insulated sockets and a schematic diagram 
of the tube. The Franck-Hertz tube is mounted in 
such a way that the whole tube and its connecting 
wires can all be maintained at constant tempera-
ture. This is necessary because the density of the 
mercury vapour is always determined at the cold-
est  point  of  the  tube.  Leakage  currents  resulting 
from  radiation  due  to  ion  conduction  in  the  hot 
glass walls are prevented by a protective sintered 
alumina ring. A fixed attenuating resistor (10 

is 

inserted between the sockets for the accelerating 
voltage and for the anode of the tube. This protects 
the tube in the event of excessive voltage occur-
ring due to arcing. The voltage drop across this re-
sistor can be neglected when measurements are 
being made. 

Heating chamber 

The heating chamber serves to  establish the  va-
pour pressure inside the Franck-Hertz tube with its 
mercury filling and helps you carry out experiments 
with a sodium fluorescence tube (1000913).  

It consists of a powder-coated sheet steel casing 
with  two  viewing  windows.  The  front  plate  is  at-
tached  via  six  knurled  screws.  The  chamber  is 
heated via a tubular heating element in the cham-
ber floor. Temperature measurement and regula-
tion  is  carried  via  an  integrated  micro-controller 
and a PT 100 thermocouple.  A digital tempera-

ture  display  allows  you  to read  off  the  tempera-
ture set-point and the actual temperature  value. 
The “SET” button can be used to toggle the dis-
play between ° Celsius and ° Fahrenheit. The 

“+/-

” keys allow you to set the set-point for the tem-
perature  in  steps  of  1  K. There  is an opening  at 
the top with a spring clip for holding a thermometer 
and a thermally insulated carrying handle. 

The  apparatus  1023094  is  for  operation  with  a 
mains  voltage  of  115  V  (±10%),  and  the  unit 
1023095 is for operation with a mains voltage of 
230 V (±10%). 

 

2.1 Scope of delivery  

1  Franck-Hertz tube with mercury filling mounted 

on front-plate  

1  Heating chamber without front plate 

1  Instruction sheet 

 

1 Power switch 

2 Operating display 

3 “SET” button 

4 Display 

5 “+/-” buttons 

6 Thermal insulation 

7 Knurled screws 

8 Front plate with Franck-       

Hertz tube attached (not    

shown) 

9 Cathode socket 

10 Tube filament socket 

11 Anode socket 

12 BNC socket for signal      

12 

output 

13 Heating chamber 

14 Spring clip for thermom-
eter  

15 Handle 

 

Summary of Contents for 1023095

Page 1: ...d personnel Before putting the equipment into operation con firm it is compatible with the local mains voltage Before setting up or starting any experiments check the apparatus for any damage In the event of any malfunction defect or visi ble damage switch off the equipment imme diately and secure it against any inadvertent use The instrument may only be connected to the mains via a socket that ha...

Page 2: ...ered alumina ring A fixed attenuating resistor 10 is inserted between the sockets for the accelerating voltage and for the anode of the tube This protects the tube in the event of excessive voltage occur ring due to arcing The voltage drop across this re sistor can be neglected when measurements are being made Heating chamber The heating chamber serves to establish the va pour pressure inside the ...

Page 3: ...indi rectly heated cathode requires about 90 sec onds to warm up once the voltage is applied Turn on the heating chamber Set a tempera ture of about 180 C and wait for the tube to warm up about 5 to 10 minutes Set the minimum acceleration voltage to zero slowly increase the maximum accelera tion voltage to 80 V Do not however increase the accelerating voltage so much that self discharge no longer ...

Page 4: ... accelerating voltage must be lowered immediately If it should be necessary to map further maxima the temper ature of the furnace must be increased before hand Optimization of the countervoltage Figures 5 b and 5 c show a too steep or too flat curve with few maxima The countervoltage de termines the slope of the curve The greater the countervoltage the flatter the rise In combination with the acce...

Page 5: ... regulations for the disposal of elec trical equipment will ap ply If Frank Hertz tubes are to be disposed of local regulations applying to the disposal of mercury must be followed Fig 1 Schematic of set up for measuring the Franck Hertz curve for mercury C cathode G grid A collector elec trode Fig 2 Experiment set up for Franck Hertz tube with Hg filling F K G A E X Y E F K A ...

Page 6: ...Str 20 20459 Hamburg Germany www 3bscientific com Subject to technical amendments Copyright 2021 3B Scientific GmbH Fig 3 Experiment set up for Franck Hertz tube with 2 digital voltmeters Fig 4 Franck Hertz curve F K G A E E F K A X Y ...

Reviews: