555 571 Fadenstrahlrohr

03/99-V5-Sel
Gebrauchsanweisung 555 571
Fadenstrahlrohr (555 571)
Helmholtz-Spulen mit Ständer und
Meßvorrichtung (555 581)
1
2
4
3
Das Fadenstrahlrohr (555 571) dient zusammen mit den
Helmholtz-Spulen mit Ständer und Meßvorrichtung (555 581)
zur Untersuchung der Ablenkung von Elektronenstrahlen in
elektrischen und magnetischen Feldern und insbesondere der
Bestimmung der spezifischen Elektronenladung e/m.
Das Elektronenstrahlsystem des Fadenstrahlrohrs besteht aus
einer indirekt geheizten Kathode, einer kegelförmige Anode,
aus der die Elektronen senkrecht nach oben austreten, und einem Wehnelt-Zylinder zur Fokussierung des Elektronenstrahls.
Unmittelbar hinter Anode angeordnet ist ein Plattenpaar zur
elektrostatischen Ablenkung des Elektronenstrahls.
1
Fadenstrahlrohr
2
Helmholtz-Spulen
3
Ständer
4
Meßvorrichtung
Die Helmholtz-Spulen mit Ständer und Meßvorrichtung
(555 581) ermöglichen die Inbetriebnahme des Fadenstrahlrohres und die Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes senkrecht zum Elektronenstrahl des Fadenstrahlrohrs. Der Anschluß der Betriebsspannungen erfolgt in übersichtlicher Weise
über Sicherheitsbuchsen im Anschlußfeld, die intern mit den
Anschlußbuchsen für die Helmholtz-Spulen und über ein fest
installiertes Kabel mit dem Elektronenstrahlsystem verbunden
sind. Zur Bestimmung des Durchmessers bei kreisförmig verlaufendem Elektronenstrahl dient die Meßvorrichtung bestehend aus einem Steg mit zwei Schiebern und einem Steg mit
Spiegel.
Sicherheitshinweise
Achtung: Das Fadenstrahlrohr benötigt zur Beschleunigung
der Elektronen berührungsgefährliche Spannungen bis zu
300 V. Andere Spannungen, die mit dieser berührungsgefährlichen Spannung verbunden sind, sind ebenfalls berührungsgefährlich. Berührungsgefährliche Spannungen liegen somit
bei Betrieb des Fadenstrahlrohres am Anschlußfeld des Ständers und an den Helmholtz-Spulen an.
Implosionsgefahr: Das Fadenstrahlrohr ist ein dünnwandiger
evakuierter Glaskolben.
• Anschlußfeld nur mit Sicherheits-Experimentierkabeln beschalten.
• 6-poligen Stecker des Ständers vorsichtig an Sockel anschließen.
• Beschaltung und Änderungen im Versuchsaufbau nur bei
ausgeschalteten Versorgungsgeräten vornehmen.
• Versorgungsgeräte erst einschalten, wenn die Schaltung
fertiggestellt ist.
• Versuchsaufbau und insbesondere die Helmholtz-Spulen
im Betrieb nicht berühren.
• Fadenstrahlrohr keinen mechanischen Belastungen aussetzen.
• Fadenstrahlrohr ausschließlich im Ständer (555 581) verwenden.
Das Fadenstrahlrohr kann durch zu große Spannungen und
Ströme, sowie durch falsche Kathodentemperatur zerstört
werden.
• In den technischen Daten angegebene Betriebsparameter
des Fadenstrahlrohrs, insbesondere eine Heizspannung von
6,3 V, nicht überschreiten.
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Gebrauchsanweisung 555 571
Lieferumfang
1.2 Helmholtz-Spulen mit Ständer und Meßvorrichtung
(555 581)
1.1 Fadenstrahlrohr (555 571)
2
4b
1a
4a
1b
4
2a
1c
3b
1d
5a
5
5b
3a
3
3c
3d
6,3V
W
1
2
Fadenstrahlrohr
Sockel (1a),
Ablenkplatten (1b),
Anode (1c),
Kathode, Wehnelt-Zylinder (1b)
2
Paar Helmholtz-Spulen
4-mm-Stecker (2a)
3
Ständer
Anschlußfeld mit Schema (3a), 6-poliger Stecker (3b),
Haltestifte für Helmholtz-Spulen (3c),
Anschlußbuchsen für Helmholtz-Spulen (3d)
4
Meßvorrichtung (Katalognummer: 555 59)
Steg mit zwei Schiebern (4a), Steg mit Spiegel (4b)
5
Haltebügel
M4-Schrauben (5a), Unterlegscheiben (5b)
Technische Daten
2.1 Fadenstrahlrohr (555 571)
2.2 Helmholtz-Spulen mit Ständer und Meßvorrichtung
(555 581)
Glaskolben:
Helmholtz-Spulenpaar:
Gasfüllung:
Durchmesser:
Wasserstoff; ca. 1 Pa
16 cm
Windungszahl:
maximaler Spulenstrom:
Widerstand:
6-polig
Spulenradius:
Spulenabstand:
6,3 V
ca. 0,7-0,8 A
150-300 V(
±20 V
0-300 V(
Abhängigkeit des Magnetfelds B vom Spulenstrom I:
Glassockel:
Anschluß:
Elektronenstrahlsystem:
Heizspannung:
Heizstrom:
Anodenspannung:
Wehnelt-Spannung:
Plattenspannung:
B = µ0
F 4I
⋅G J
H 5K
3
2
⋅
130, je Spule
2 A (kurzzeitig 3 A)
ca. 2 Ω, je Spule
150 mm
150 mm
n
⋅I
R
Vs
: magnetische Feldkonstante
Am
R: Spulenradius
n: Windungszahl = 130 je Spule
µ 0 = 4π ⋅ 10 −7
Gebrauchsanweisung 555 571
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Montage
3.1 Einbau des Fadenstrahlrohres:
3.2 Einbau der Helmholtz-Spulen:
− Fadenstrahlrohr so montieren, daß die Austrittsöffnung der
Anode senkrecht nach oben zeigt.
− Haltestifte nach “vorne” verschieben, “hintere” HelmholtzSpule einbauen und 4-mm-Stecker in Anschlußbuchsen stekken.
− Schrauben der Haltebügel wechselweise vorsichtig anziehen
und einseitige mechanische Belastungen vermeiden.
− 6-poligen Stecker vorsichtig an Glassockel anschließen.
− Haltestifte nach “hinten” schieben, “vordere” Helmholtz-Spule
einbauen und anschließen.
− Zur Fixierung der beiden Spulen Haltestifte in Mittelstellung
schieben.
3.3 Einbau der Meßvorrichtung
3.4 Bedienung der Meßvorrichtung
− Steg mit Spiegel an der hinteren, Steg mit zwei Schiebern an
der vorderen Helmholtz-Spule horizontal montieren.
− Linken Schieber so verschieben, daß Innenkante, Spiegelbild
und Austrittsöffnung des Elektronenstrahls in einer Visierlinie
liegen.
− Rechten Schieber verschieben, bis Innenkante, Spiegelbild
und Fadenstrahl auf einer Visierlinie liegen.
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Gebrauchsanweisung 555 571
Anschlußbelegung
6,3V
a
b
c
d
e
f
g
W
a b c
5
d
e f
g
Anode
Kathode
Kathoden-Heizung
Wehnelt-Zylinder
Ablenkplatten
Anode, zur Symmetrisierung der Ablenkspannung
Helmholtz-Spulen
Bedienung
5.2 Zusätzliche Ablenkung im elektrischen Feld
5.1 e/m-Bestimmung (Ablenkung im Magnetfeld)
5.5
6
7
4.5
20
6.5
5
7.5
30
10
200
40
0
300
5.5
400
100
50
0
4.5...7.5V
0...50V
0...500V
1A
5A
10mA
50mA
5
10
-
+
-
+
-
6,3V
I
521 65
0
20
V
+
15
1
2
3
4
5
6
7.5
30
10
200
40
0
300
400
100
50
0
500
6.3V
4.5...7.5V
0...50V
0...500V
1A
5A
10mA
50mA
-
-
5
7
~
-
+
+
6,3V
I
521 65
W
0
+
~
0
+
~
METRA
0
1
2
3
4
5
7
I
MAX 5A
0...20V
+
~
METRA
6
A
521 54
U
W
MAX 5A
0...20V
15
20
V
+
I
U
10
0
A
521 54
20
6.5
7
4.5
0
~
6
5
500
6.3V
+
~
METRA
METRA
V~
A~
V~
A~
V~
A~
V~
A~
V
A
V
A
V
A
V
A
zusätzlich erforderlich
1 Röhren-Netzgerät
1 Voltmeter, 300 V DC
1 geregeltes Netzgerät, 20 V, 3 A, DC
1 Amperemeter, 3 A, DC
zusätzlich erforderlich
521 65
z.B. 531 100
z.B 521 54
z.B. 531 100
1 Kreuzschalter
1 Drehpotentiometer, 100 kΩ
504 49
537 85
Hinweis: Anodenspannung von 250 V nicht überschreiten
− Heizspannung 6,3 V, Anodenspannung 150-300 V anlegen,
Ablenkplatten auf Anodenpotential.
Nach dem Einschalten beginnt die Glühelektronen-Emission
nach einer Heizdauer von wenigen Minuten.
− Strahlenbündelung durch Variation der Spannung am Wehnelt-Zylinder optimieren.
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