Hallo, für einen Versuch haben wir eine Vakuumkammer aufgebaut (inkl. Turbomolekularpumpe, also starkes Vakuum). In dieser Vakuumkammer ist ein Aufbau der Elektronen erzeugt und gerichtet abfeuert (kann man messen - funktioniert). Eine Glasscheibe mit Leuchtpulver wie es auf Fernsehröhren aufgebracht wird (wurde uns von einem entsprechenden Leuchtpulverhersteller freundlicherweise zur Verfügung gestellt) wurde im Vakuum vor den Elektronenstrahl gehalten. Und wie man sah sah man nichts - also es hat nicht geleuchtet. Anleuchten mit einer Schwarzlichtlampe bringt das Pulver zum Leuchten, also funktionieren tut das Pulver. Weis jemand was wir falsch gemacht haben? Ich vermute das bei einer Fernsehröhre der Elektronenstrahl nicht das Leuchtpulver direkt anregt sondern das der Elektronenstrahl etwas anregt was dann selbst im UV Bereich leuchtet und so das Pulver erst anregt. Erzeugt man Kurzschlussblitze in der Vakuumkammer leuchtet das Pulver nämlich ebenfalls - auch hier vermute ich das es sich um das UV Licht vom Kurzschluss handelt. Danke!
Um was für "Leuchtpulver" handelt es sich ? wie führt Ihr die Negative Ladung auf dem Schirm wieder ab ? Gruß Bene
Schonmal überlegt, dass die Elektronenstrahl-Intensität zu schwach ist? Womit erzeugt ihr den euren Elektronenstrahl und welchen Radius hat denn der Auftreffpunkt? Vielleicht seht ihr den leuchtenden PUNKT einfach nur nicht?
Liegt das Leuchtpulver auf isolierender Unterlage: Dann lädt es sich innerhalb kurzer Zeit elektrisch so auf, dass keine weitren Elektronen auf dem Leuchtpulver landen können. Natürlich bleibt dann jede Anregung des Leuchtstoffs aus. Mechanismus: jedes auftreffende Elektron lädt das Leuchtpulver auf eine negative Spannung auf, bis die soweit negativ ist, dass kein Elektron mehr landet. (so etwa einige Volt Minus relativ zur Kathode) Abhilfe: leitfähige Verbindung zwischen Leuchtstoff und leitfähiger Unterlage, die wiederum mit einer positiven Spannung verbunden sein muss. Ausnahme: Wenn sich beim Auftreffen Sekundärelektronen mit Ausbeute größer Eins bilden, wird der Leuchtstoff positiv aufgeladen. Möglichst alle Teile des Kolbens, die ganze Umgebung sowie die Anode am positiven Potential anschließen (Pluspol sozusagen als Masse). Wenn dann der Strahl mit hoher Energie von der mit Minuspotential arbeitenden Kathode kommt, treffen die Elektronen so energiestark auf, dass sie Sekundärelektronen bilden. Dann könnte die leitfähige Verbindung wegen der Sekundärelektronen entfallen.
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Um was für Leuchtpulver es sich genau handelt wissen wir nicht. Es ist von einem Leuchtpulverhersteller der diese Pulver für Röhrenfernsehgeräte herstellt(e). Die genaue chemische Zusammensetzung wurde uns nicht mitgeteilt. Das Leuchtpulver ist als kleines Häufchen auf einem Glas aufgebracht. Das es sich auflädt wussten wir. Wir dachten aber das man kurz etwas sehen würde. Als nächstes werden wir ein leitfähiges Glas austesten. Viel wahrscheinlicher ist es aber das die Anzahl an schnellen Elektronen nicht reicht um etwas wahrzunehmen. Das Piezoelektrikum macht übrigens 15 kV.
Hab ich auch gerade dran gedacht.
Piezokristall? Wird die Hochspannung deiner Elektronenquelle (Feldelektronenquelle?) thermo-piezoelektrisch erzeugt? ...so ein Aufbau ist schon sehr sensibel, da gibt es viele Parameter die eine zuverlässige Erzeugung eines Elektronenstrahls verhindern - auch der Strom eines solchen Generators ist ja sehr gering, mit dem bloßen Auge die Fluoreszenz von wenigen µA Elektronenstrom, eventuell noch schlecht oder gar nicht fokussiert, ist vielleicht gar nicht möglich. Am Pulver selbst liegt es sicher nicht, wenn es auf UV-Licht reagiert. Ich habe mal zum testen selbstgebauter GEMs eine lange Leuchtstoffröhre geschlachtet und das Pulver mit einem Skalpell vom Glas abgeschabt, in Isopropanol aufgeschwemmt und auf ITO-Glas aufgetragen. Diese Prozedur einige male wiederholt lieferte eine schöne, gleichmäßige Schicht aus Fluoreszenzpulver auf dem leitfähigem Glasträger. ...lieferte gute Ergebnisse, nur die Abklingzeit war relativ lang. Für 'erste Schritte' wäre es sicher besser eine alte Oszi-Röhre zu schlachten und dessen Elektronenröhre zum Anregen des Pulvers zu verwenden. Geht es nicht um die Fluoreszenzerscheinung sondern um die Elektronenquelle, wäre ein Faraday-Cup für erste Versuche besser geeignet als ein Leuchtschirm. Dessen Potential lässt sich einstellen und mit entsprechenden Messinstrumenten lassen sich auch sehr geringe Ströme zuverlässig messen.
Also ich habe in meiner Jugend die eine oder andere Bildröhre "zerlegt" und ich kann dir sagen, dass sich auf dem Bildschirm unter der Leuchtschicht (also dem Betrachter zugewandt) noch ein dünner mtallischer Film auf dem Glas befindet, um den Strahlstrom tatsächlich fliessen zu lassen. Natürlich ist die Helligkeit auf dem Schirm von der Spannung (und damit vom Strom) abhängig, aber es gibt keinen besonders ausgeprägten Schwellwert. Ich erinnere mich, dass Bildröhren, die nominal für eine Anodenspannung von 15...20 kV ausgelegt sind, bereits bei 1...2kV einen gut sichtbaren, etwas verwaschenen Lichtpunkt zeigten ...
Nur um etwas leuchten zulassen, ist so eine hohe Spannung gar nicht nötig. http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige Da werden "Beschleunigungsspannungen" von 10-50V zwischen Anode und Kathode verwendet.
Also die Leuchtschicht in einer Bildröhre wird gegenüber den Kathoden positiv vorgespannt. Bei einer TV Bildröhre je nach Größe mit bis zu 33kV. heißt wenn dein Pulver Leuchten soll muss das Substrat, auf dem es aufgebracht ist, leitend sein und positiv vorgespannt. Vorsicht bei "scharfen" Punkten oder schmalen Linien, die brennen sich sehr schnell ein. Gruß René p.s. einfach mal bei Wikipedia nach Kathodenstrahlröhre suchen, dort ist das Prinzip sehr gut beschrieben
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Paul schrieb: > für einen Versuch haben wir eine Vakuumkammer aufgebaut (inkl. > Turbomolekularpumpe, also starkes Vakuum). Naja, als "starkes Vacuum" würde ich das bei einer TMP nicht bezeichnen. Ist diese denn ein- oder zweistufig? Für ein Raster- elektronenmikroskop reichts eine TMP aber so oder so nicht > In dieser Vakuumkammer ist > ein Aufbau der Elektronen erzeugt und gerichtet abfeuert Mit welcher Beschleunigungsspannung (Anodenspannung) arbeitet Ihr denn > Eine Glasscheibe mit Leuchtpulver Eine geerdete Metallplatte (bei negativer Beschleunigungsspannung) wäre besser geeignet. Gruss Harald
War das Wochenende nicht da, habe aber gerade die letzten Beiträge gelesen. Metallplatte geht leider nicht, da ich durch das Glas hindurch gucken muss um das Leuchten zu sehen. Ich wollte als nächstes ein Glas mit ITO besputtern um es sowohl leitfähig als auch transparent zu machen. Ich dachte an einen ITO Punkt von etwa 2mm im Durchmesser mit einer ITO Leitung daran, die ich mit Hilfe eines Drahtes mit der Rückseite des Piezo verbinde. Somit ist sichergestellt das sich das ITO unter einer positiven Spannung befindet. Die Idee mit dem Leuchtpulver aus einer geschlachteten Leuchtstoffröhre gefällt mir ganz gut, ins Besondere gefällt mir das das Pulver anscheinend etwas nachleuchtet. Das Elektronen im Vakuum erzeugt werden haben wir mit einem Elektrometer bereits gemessen - das funktioniert also grundlegend, nur das es eben wahrscheinlich viel zu wenige Elektronen für die Anregung des Leuchtpulvers sind.
Kann ich den Piezo auch mit Silberleitlack bepinseln und mit einer Seite direkt an das Gate eines MOSFET hängen? Ich stell mir das so vor das an Source und Drain eine Batterie inkl LED und Vorwiderstand hängt. Das LED wird dann immer bei Bewegung am LED aufleuchten. Oder muss da ein Darlingtontransistor dran weil ein MOSFET nicht empfindlich genug wäre? Wie müsste denn eine passende Schaltung aussehen? Ich bin mir nämlich nicht sicher ob es ausreicht den PIEZO direkt ans Gate zu schalten, weil der PIEZO in unserem Fall bis zu 50 KV erzeugt.
Paul schrieb: > Metallplatte geht leider nicht, da ich durch das Glas hindurch gucken > muss um das Leuchten zu sehen. Dann nimm eine beschichtete Glasscheibe, aus dem backplane eines LCD-Display geschnitten, die dann am Rand mit einem federnden Kontakt kontaktiert ist. Die Zinnoxidbeschichtung ist für die vorkommenden Ströme bestens leitend. Paul schrieb: > ins Besondere gefällt mir das das Pulver > anscheinend etwas nachleuchtet. Wenns auf Nachleuchten ankommt, nimm einen Leuchtstoff für Uhren. Stichwort lume- oder superlume-Leuchtstoff. Ob diese Mischungen aber für Vakuum geeignet sind? Ausprobieren.
Beim schlachten von Leuchtstoffröhren sind allerdings einige Sicherheitsvorkehrungen zu treffen! Du darfst nicht vergessen, dass die ganzen Leuchtstofflampen Quecksilber enthalten - von wegen Umweltfreundlichkeit und so... Aber das ist ein anderes Thema. Auf jeden Fall solltest Du keine gebrauchten oder gar defekten Leuchtstoffröhren zur Gewinnung des Pulvers verwenden, sondern nur unbenutzte. Um die Quecksilberkontamination des gewonnene Pulvers zuindest zu verringern, bietet es sich an dieses für einige Stunden aufzuheizen; auf eine Temperatur welche den Dampfdruck des Quecksilbers soweit anhebt dass möglichst viel davon verdampft, doch nicht so hoch, dass sich das floureszierende Pulver nicht zersetzt - die eigentlichen Werte gilt es wohl experimentell zu ermitteln. Das sollte in einem geschlossenen System stattfinden, dass kein gasförmiges Quecksilber in die Umluft und Umwelt gelangt - Das beheizte Pulver also mit Luft oder Inertgas spülen und die Abgase durche eine Gaswaschflasche leiten welche etwas enthält was das Quecksilber abfängt. Eine Kryofalle mit passender Kältemischung sollte auch klappen, einen ausreichend guten Gas-Wärmetauscher vorausgesetzt... Die Glassplitter und sonstigen Reste der Leuchtstoffröhre sind gut in einem geschlossenen Plastiksack verpackt z.B. ein einem Baumarkt abzugeben, wie auch eine intakte Leuchtstoffröhre. Quecksilberhaltige Abfälle sind über passende Entsorgungsstellen zu entsorgen. Bitte nimm das ernst, mit Quecksilber ist wirklich nicht zu spaßen. Das ist eine andere Liga als z.B. Eisen(III)-Chlorid vom Platinenätzen im Klo herunterzuspülen (obwohl natürlich auch keine tolle Sache). Ganz zu schweigen von der Inhalation von gasförmigem Quecksilber oder der Kontamination von Wohnräumen. Ich weiß allerdings nicht wieviel Quecksilber überhaupt in den Leuchtstofflampen steckt - da schon sehr geringe Mengen verdammt unschöne Folgen haben, also auf jeden Fall Vorsicht walten lassen! Auch ohne Quecksilber darft Du nicht vergessen, dass es sich bei dem Floureszenspulver um eine unbekannte Verbindung handelt und somit stets vom schlimmsten auszuegehn ist - die Substand ist als giftig zu betrachten. Entsprechende Vorkehrungen sollten beim Umgang getroffen werden und bei Unfällen mit Exposition muss auch dementsprechend gehandelt werden. Zu den Fragen bezüglich des Piezokristalls, dem Aufbau und dem FET kann ich nichts sagen, ohne zumindest eine Skizze der Konstruktion zu sehen. Außendem verstehe ich nicht was das alles jetzt mit einem FET zu tun haben soll, bzw. was der für eine Aufgabe in dem Aufbau besitzt. Wie wird der Piezo überhaupt angeregt? Deinen Ausführungen zufolge scheinbar mechanisch, nicht thermisch?! ...unorthodox für Piezo-Elektronenquellen, sofern mir bekannt ist. @Harald Wilhelms: Was das Vakuum und die Turbopumpe angeht: Öhm, doch, das sollte schon so passen. Eine Turbomolekularpumpe ist schon das richtige um eine Ultrahochvakuum zu erzeugen, wobei natürlich das gesamte Aufbau dafür ausgelegt sein muss, Stichwort: Ausheizbarkeit, Konduktivität, Gaslast, ... Moderne Rasterelektronenmikroskope verfügen standardmäßig über eine Turbopumpe - ältere Modelle zumeist sogar nur über eine Diffusionspumpe, welche einen höheren Enddruck besitzt, in der Region von 1*10e-6mbar. Mit Turbomolekularpumpen lassen sich dagegen Enddrücke im Bereich von ~5e-10mbar erzielen (entsprechender Aufbau vorausgesetzt), was für einen REM völlig ausreichend ist - und für die vom Peter unternommenen Experimente allemal. Wobei davon auszugehen ist, dass trotz der Turbopumpe der Basisdruck von Peters Aufbau weit über dem erwähnten Wert liegt, einfach weil es sehr viel Kentnisse in Sachen Hochvakuumtechnik, als auf Aufwand bei der Konstruktion, bedarf, um in den Ultrahochvakuum-Bereich vorzudringen. Aber solange der Druck in Peters Experimentierkammer nicht weit über ~1*10e-5mbar liegt, sollte es damit keine Probleme geben - und ein solcher Wert lässt sich auch bei mangelhaften und/oder flüchtigen Aufbauten mit einer Turbopumpe mit etwas Gasdurchsatz leicht erzielen. Getterpumpen zusammen mit Titan-Sublimationspumpen sind zwar in der Lage noch geringere Drücke zu erzeugen, die Pumpleistung ist aber bei weitem nicht so hoch wie bei einer Turbopumpe - bei Aufbauten mit Schleusen, allgemein, wo Werkstücke öfters in/aus dem Vakuum befördert werden müssen - also so wie Elektronenmikroskope - sind diese nicht angebracht. Um Drücke jenseits der ~1e-10mbar zu erreichen sind nebst perfekter Aufbauten sehr, sehr lange Pumpzeiten nötig, ich rede hier von Tagen bis Wochen. @Peter R.: Beim Leuchtstoff für Uhren muss man auch sehr aufpassen, dass man sich nicht unwissend Radium ins Haus holt! Das ist auch heute noch nicht unwahrscheinlich, gerade auf Flohmärkten und dem digitalen Äquivalent davon sind alte Uhren bemalt mit Radiumfarbe noch sehr oft anzutreffen. Diese Radiumfarbe dann auch noch abzukraten kann sehr übel enden, wenn man nicht weiß was man tut und entsprechend damit umgeht, siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Radium_Girls
Sascha W. schrieb: > @Harald Wilhelms: > Was das Vakuum und die Turbopumpe angeht: Öhm, doch, das sollte schon so > passen. Eine Turbomolekularpumpe ist schon das richtige um eine > Ultrahochvakuum zu erzeugen, Entschuldigung, ich hatte mich irgendwie verlesen und hatte an eine normale Rotationspumpe gedacht, die typisch nicht mehr als ca 1*10e-4mbar schafft. Eine Turbomolekularpumpe (mit einer Rotationspumpe als Vorpumpe) kommt da natürlich deutlich weiter. > Mit Turbomolekularpumpen lassen sich dagegen Enddrücke im Bereich von > ~5e-10mbar erzielen (entsprechender Aufbau vorausgesetzt), was für einen > REM völlig ausreichend ist ACK. Unser UHV-RTM-Gerät brauchte für 1*10e-12mbar allerdings noch etwas mehr Aufwand. > Aber solange der Druck in Peters Experimentierkammer nicht weit über > ~1*10e-5mbar liegt, sollte es damit keine Probleme geben Das glaube ich auch. Ich glaube übrigens nicht, das Leuchstoffe aus LLs für Paul unbedingt sinnvoll sind. Diese sind ja auf Anregung durch UV-Licht optimiert und nicht auf Anregung durch Elektronen. Da wäre das Schlachten einer alten Fernsehbildröre besser, allerdings aus Sicherheitsgründen auch nicht unbedingt ratsam. Ich vermute, das Problem kommt ganz einfach durch falsche Auslegung des ganzen Elektronenerzeugungssystems zustande. Gruss Harald
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