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katode emittierten Elektronen wird durch eine
Lochblende ein schmales Strahlenbündel ausge-
schnitten und durch ein elektronen-optisches Sys-
tem fokussiert. Dieses scharf begrenzte, mono-
chromatische Strahlenbündel geht durch ein an
der „Mündung“ der Elektronenkanone befindliches
feines Nickeldrahtgeflecht, das mit einer polykri-
stallinen Graphitfolie belegt ist und als Beugungs-
gitter wirkt. Auf dem Fluoreszenzschirm ist das
Beugungsbild als zwei konzentrische Ringe um den
ungebeugten Elektronenstrahl sichtbar.
Ein Magnet ist Bestandteil des Lieferumfangs. Er
ermöglicht eine Richtungsänderung des Elektro-
nenstrahls, die notwendig wird, wenn er auf eine
fertigungsbedingte oder durch Verglühen entstan-
dene Fehlstelle des Graphitgitters trifft.
3. Technische Daten
Heizung:
≤
7,5 V AC/DC
Anodenspannung:
0 – 5000 V DC
Anodenstrom:
typ. 0,15 mA bei 4000 V
DC
Gitterkonstanten von Graphit:
d
10
= 0,213 nm
d
11
= 0,123 nm
Abstand Graphitgitter/
Fluoreszenzschirm:
ca. 135 mm
Fluoreszenzschirm:
ca. 100 mm Ø
Glaskolben:
ca. 130 mm Ø
Gesamtlänge:
ca. 260 mm
4. Bedienung
Zur Durchführung der Versuche mit der Elektro-
nenbeugungsröhre sind folgende Geräte zusätzlich
erforderlich:
1 Röhrenhalter D
U19100
1 Hochspannungsnetzgerät 5 kV
U33010-115
oder
1 Hochspannungsnetzgerät 5 kV
U33010-230
1 Analog Multimeter AM51
U17451
4.1 Einsetzen der Röhre in den Röhrenhalter
•
Röhre nur bei ausgeschalteten Versorgungsge-
räten ein- und ausbauen.
•
Fixierschieber des Röhrenhalters ganz zurück
schieben.
•
Röhre in die Klemmen einsetzen.
•
Mittels der Fixierschieber Röhre in den Klem-
men sichern.
4.2 Entnahme der Röhre aus dem Röhrenhalter
•
Zum Entnehmen der Röhre Fixierschieber
wieder zurück schieben und Röhre entnehmen.
4.3 Allgemeine Hinweise
Die Graphitfolie auf dem Beugungsgitter ist nur
wenige molekulare Schichten dick und kann des-
halb durch einen Strom über 0,2 mA zerstört wer-
den.
Der interne Widerstand dient zur Strombegrenzung
und damit zur Vermeidung von Schäden an der
Grafitfolie.
Während des Versuchs ist der Anodenstrom sowie
die Graphitfolie zu kontrollieren. Bei aufglühen-
dem Graphitgitter oder Emissionsstrom größer 0,2
mA ist die Verbindung zur Anodenspannung sofort
zu unterbrechen.
Bei unbefriedigenden Beugungsringen kann die
Richtung des Elektronenstrahls mit Hilfe des Mag-
neten so geändert werden, dass er auf eine andere
Stelle der Grafitfolie trifft.
Die Fokussierung des Elektronenstrahls lässt sich
durch Anlegen einer Fokussierspannung von 0 – 50
V DC (Schaltung siehe Fig. 2) zur besseren Beobach-
tung der Beugungsringe bei niedrigeren Anoden-
spannungen schärfer stellen.
5. Versuchsbeispiel
•
Versuchsaufbau gemäß Fig. 2 herstellen. Nega-
tiven Pol der Anodenspannung über die 2-mm-
Buchse schalten.
•
Heizspannung anlegen und ca. 1 Minute war-
ten bis die Heizleistung stabil ist.
•
Anodenspannung von 4 kV anlegen.
•
Durchmesser
D
der Beugungsringe auf dem
Leuchtschirm bestimmen.
Auf dem Fluoreszenzschirm sind zwei Beugungsrin-
ge um den ungebeugten Elektronenstrahl sichtbar.
Jeder der beiden Ringe entspricht einer
Bragg’schen Reflexion an den Atomen einer Netz-
ebene des Graphits.
Veränderungen der Anodenspannung bewirken
eine Veränderung der Durchmesser der Beugungs-
ringe, wobei eine Verringerung der Spannung eine
Vergrößerung des Durchmessers bewirkt. Diese
Beobachtung steht im Einklang mit de Broglies
Postulat, dass sich die Wellenlänge verlängert mit
einer Abnahme des Impulses.
a)
Bragg-Gleichung:
ϑ
⋅
⋅
=
λ
sin
d
2
λ
= Wellenlänge der Elektronen
ϑ
= Glanzwinkel des Beugungsringes
d
= Netzebenenabstand im Graphitgitter
L
= Abstand zwischen Probe und Leuchtschirm
D
= Durchmesser der Beugungsringe
R
= Radius der Beugungsringe
L
D
tan
⋅
=
ϑ
2
2
L
R
d
⋅
=
λ
