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TUM School of Natural Sciences |
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Elektronenbeugung
Kurzbeschreibung
Die Elektronenbeugungsröhre ermöglicht es, Interferenzen von Elektronenstrahlen sichtbar zu machen und so die Wellen-Natur von Elektronen zu demonstrieren.
Dazu werden in einer Vakuumröhre Elektronen von einer heißen Katode emittiert. Die Heizung der Kathode erfolgt mittels einer Spannung von etwa 6Volt.
Ein elektronenoptisches System bestehend aus 2 Kathoden und 2 Anoden erzeugt einen fokussierten Elektronenstrahl. In der Anode ist zudem eine dünne Folie aus
polykrisatllinem Graphit angebracht. Die Graphitatome bilden ein Raumgitter, das als Beugungsgitter für die Elektronen wirkt. Durch das Anlegen einer Anodenspannung
können die Elektronen beschleunigt werden. Der Hersteller der Röhre weist darauf hin, dass max 5 KV Beschleunigungsspannung angelegt werden dürfen.
Tatsächlich arbeiten wir aber mit Spannungen von bis zu 25 KV
Auf dem Fluoreszenzschirm erscheint ein Beugungsbild, dass aus konzentrischen Ringen besteht.
Der Durchmesser der Ringe ist wellenlängenabhängig. D.h. Je größer die angelegte Anodenpannung, desto größer die Geschwindigkeit der Elektronen und
somit desto kleiner der Durchmesser der abgebildeten Ringe.
Die Ringe werden durch Beugung von Elektronen an den Netzebenen der Mikrokristallite hervorgerufen.
Wenn der Wegunterschied zwischen zwei benachbarten Netzebenen Δ=Δ1+Δ2=2d sin θ einem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge
λ entspricht, so erfüllen die Elektronen die Bragg-Bedingung und man erhält konstruktive Interferenz.
In einem polykristallinen Material gibt es für jeden Einfallswinkel und jede Wellenlänge Mikrokristallite, welche die Bragg-Bedingung erfüllen.
Die Reflexe von diesen Kristalliten liegen auf einem Kegel, dessen Symmetrieachse mit der Strahlachse des einfallenden Elektronenstrahls zusammenfällt.
Die Graphitstruktur besitzt zwei unterschiedliche Netzebenenabstände mit den Werten
d1 = 2,13 x 10-10 m und d2 = 1,23 x 10-10 m.
Daher werden in der 1. Ordnung zwei Beugungsringe beobachtet.
Die Röhre wird über die Fernsehanlage gezeigt, wobei der Mittelstrahl abgedeckt wird.
Betriebsanleitungen: Hochspannungsröhren, Elektrogeräte, Hochspannungsnetzgeräte
