Fadenstrahlröhre

Die Fadenstrahlröhre war zusammen mit einer Helmholzspule ein beliebtes Demonstrations- und Versuchsobjekt im Physikunterricht. Die Röhre besitzt eine Glühkathode welche einen dünnen Elektronenstrahl generiert. Im Gegensatz zu üblichen Elektronenröhren herrscht in der Fadenstrahlröhre kein Hochvakuum sondern sie ist mit einem Edelgas mit geringem Druck gefüllt. Die Gasfüllung hat zwei Gründe. Zum Einen wird durch das Gas der Elektronenstrahl wegen Ionisationsvorgängen sichtbar und zum anderen bewirkt das Gas eine innere Fokussierung des Strahl sodass er über einen längeren Weg konzentriert bleibt.

Durch das magnetische Feld einer Helmholtzspule wird der Elektronenstrahl auf eine Kreisbahn gebogen. Der Radius der Bahn ist durch eine einfache Formel mit der magnetischen Feldstärke, der Elektronenenergie und der Masse des Elektrons verbunden.
Bei bekannter Feldstärke, Beschleunigungsspannung und Elektronenladung kann somit bei Messung des Radius der Kreisbahn die Masse des Elektrons bestimmt werden.

Für den Betrieb der Fadenstrahlröhre wir eine Heizspannung von 6,3 V und eine Anodenspannung von 200 bis 300 V benötigt. Die Heizspannung wird mit einem Spannungsregler erzeugt. Die Anodenspannung erzeugt ein CCFL-Konverter mit entsprechender Regelung.
Das Spulenpaar der Helmholzspule hat je 50 Windungen. Der Spulendurchmesser beträgt 14 cm, der Abstand dem entsprechend 7 cm. die Feldkonstante beträgt 1mT/A. Der Spulenstrom wird mit einem Step-Down-Konverter erzeugt der maximal 3 Ampere liefern kann.

>Schaltung im PDF-Format<

Da der Strahlstrom der Röhre nur etwa 20 µA beträgt sind Leuchterscheinungen in der Fadenstrahlröhre ziemlich lichtschwach . Deshalb meisten Teile des Aufbaus schwarz lackiert um mögliche Lichtreflexe zu vermeiden und so den Kontrast zu erhöhen. Zum Betrieb wird zusätzlich der Aufbau mit einer Haube aus Plexiglas abgedeckt die an drei Seiten geschwärzt wurde, nur die Frontseite blieb frei um die Einsicht zu gewährleisten.
An der Vorderseite befinden sich vier Telefonbuchsen zur Messung des Spulenstroms und der Anodenspannung und der Regler zur Einstellung des Stroms.


0 Millitesla	1 Millitesla	2 Millitesla	3 Millitesla